解析Java的JVM以及類與對象的概念

2019-11-26 14:58:32

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供稿：網友

Java虛擬機(JVM)以及跨平臺原理
相信大家已經了解到Java具有跨平臺的特性，可以“一次編譯，到處運行”，在Windows下編寫的程序，無需任何修改就可以在Linux下運行，這是C和C++很難做到的。

那么，跨平臺是怎樣實現的呢？這就要談及Java虛擬機（Java Virtual Machine，簡稱 JVM）。

JVM也是一個軟件，不同的平臺有不同的版本。我們編寫的Java源碼，編譯后會生成一種 .class 文件，稱為字節碼文件。Java虛擬機就是負責將字節碼文件翻譯成特定平臺下的機器碼然后運行。也就是說，只要在不同平臺上安裝對應的JVM，就可以運行字節碼文件，運行我們編寫的Java程序。

而這個過程中，我們編寫的Java程序沒有做任何改變，僅僅是通過JVM這一”中間層“，就能在不同平臺上運行，真正實現了”一次編譯，到處運行“的目的。

JVM是一個”橋梁“，是一個”中間件“，是實現跨平臺的關鍵，Java代碼首先被編譯成字節碼文件，再由JVM將字節碼文件翻譯成機器語言，從而達到運行Java程序的目的。

注意：編譯的結果不是生成機器碼，而是生成字節碼，字節碼不能直接運行，必須通過JVM翻譯成機器碼才能運行。不同平臺下編譯生成的字節碼是一樣的，但是由JVM翻譯成的機器碼卻不一樣。

所以，運行Java程序必須有JVM的支持，因為編譯的結果不是機器碼，必須要經過JVM的再次翻譯才能執行。即使你將Java程序打包成可執行文件（例如 .exe），仍然需要JVM的支持。

注意：跨平臺的是Java程序，不是JVM。JVM是用C/C++開發的，是編譯后的機器碼，不能跨平臺，不同平臺下需要安裝不同版本的JVM。

關于JVM的執行效率

Java 推出的前幾年，人們有不同的看法，解釋字節碼肯定比全速運行機器碼慢很多，犧牲性能換來跨平臺的優勢是否值得？

然而，JVM 有一個選項，可以將使用最頻繁的字節碼翻譯成機器碼并保存，這一過程被稱為即時編譯。這種方式確實很有效，致使微軟的 .NET 平臺也使用了虛擬機。

現在的及時編譯器已經相當出色，甚至成了傳統編譯器的競爭對手，某些情況下甚至超過了傳統編譯器，原因是JVM可以監控運行時信息。例如，即時編譯器可以監控使用頻率高的代碼并進行優化，可以消除函數調用（即“內嵌”）。

但是，Java 畢竟有一些C/C++沒有的額外的開銷，關鍵應用程序速度較慢。比如Java采用了與平臺無關的繪圖方式，GUI程序（客戶端程序）執行要慢；虛擬機啟動也需要時間。
客戶端市場的折戟

Java 的GUI庫稱不上出色，界面不算友好，大部分用戶不太習慣；Java 的客戶端資源消耗也比較大，大數據量的應用和功能復雜的應用性能堪憂。

更加不能接受的是，微軟因自身利益和SUN分家后，Windows 便不再預裝JVM了，用戶安裝你的程序之前，必須要安裝JVM并正確設置，你可以要求普通用戶安裝你的軟件，但是你能期望他了解JVM的有關知識并正確安裝設置嗎？

雖然你可以將JVM集成在你的程序中，自動安裝并設置，不讓用戶干預，但是你希望附帶一個比你的程序還要大好多的JVM嗎？一個軟件這樣做或許可以接受，成千上萬個軟件都這樣做，那用戶要安裝多少個JVM？磁盤空間要浪費多少？

所以，直接投放市場的面向普通用戶的客戶端程序，用Java開發的很少，大部分Java開發的客戶端是給企業內部員工使用，員工領到電腦時，技術部已經給配置好了。如果你希望從事客戶端開發，建議學習 C/C++ 和 .NET，它們在Window客戶端開發方面有較大的優勢。

種種原因，注定了Java客戶端不利于推向市場，讓普通用戶接受。不過話又說回來，客戶端開發也不是Java的初衷，Java最初是面向嵌入式的，卻隨著互聯網的興起而快速成長，在Web開發上大顯身手。

Java類和對象的概念
Java是一門面向對象的編程語言，理解Java，首先要理解類與對象這兩個概念。

Java中的類可以看做C語言中結構體的升級版。結構體是一種構造數據類型，可以包含不同的成員（變量），每個成員的數據類型可以不一樣；可以通過結構體來定義結構體變量，每個變量擁有相同的性質。例如：

#include <stdio.h>int main(){  // 定義結構體 Student  struct Student{    // 結構體包含的變量    char *name;    int age;    float score;  };  // 通過結構體來定義變量  struct Student stu1;  // 操作結構體的成員  stu1.name = "小明";  stu1.age = 15;  stu1.score = 92.5;   printf("%s的年齡是 %d，成績是 %f/n", stu1.name, stu1.age, stu1.score);  return 0;}

運行結果：

小明的年齡是 15，成績是 92.500000

Java中的類也是一種構造數據類型，但是進行了一些擴展，類的成員不但可以是變量，還可以是函數；通過類定義出來的變量也有特定的稱呼，叫做“對象”。例如：

public class Demo {  public static void main(String[] args){    // 定義類Student    class Student{ // 通過class關鍵字類定義類      // 類包含的變量      String name;      int age;      float score;      // 類包含的函數      void say(){        System.out.println( name + "的年齡是 " + age + "，成績是 " + score );      }    }    // 通過類來定義變量，即創建對象    Student stu1 = new Student(); // 必須使用new關鍵字    // 操作類的成員    stu1.name = "小明";    stu1.age = 15;    stu1.score = 92.5f;    stu1.say();  }}

運行結果：