编译原理与jvm

① jdk jre jvm 的区别和联系

JDK，JRE，JVM的区别与联系
JDK（java Development ToolKit） java 开发工具
JDK是Java语言的软件开发工具包SDK。针对java开发者使用，整个Java的核心，包括Java运行环境JRE，Java工具(编译器,打包压缩工具,调试工具,反编译工具),和Java基础类库等。

JRE（Java Runtime Environment） Java运行环境
Java运行环境，不是一个开发环境，包含JVM 等一些运行Java程序需要的必要组件和Java基础类库.要运行Java程序,只需安装JRE即可,但要开发Java程序就需要安装JDK.

JVM（Java Virtual Machine） Java虚拟机
JVM是用来执行Java字节码的,且依赖平台的抽象机器。JVM可以将字节码文件根据操作系统的不同,以不同的方式映射到操作系统底层,交由操作系统执行.

Java的跨平台本质是因为不同的操作系统拥有不同的Java虚拟机.Java虚拟机屏蔽了底层运行平台之间的差别,使得Java程序可以"一次编译,随处运行"…

总的来说: JDK > JRE > JVM

② JDK，JRE，JVM区别与联系

• JVM -- java virtual machine
  JVM就是我们常说的java虚拟机，它是整个java实现跨平台的 最核心的部分，所有的java程序会首先被编译为.class的类文件，这种类文件可 以在虚拟机上执行，也就是说class并不直接与机器的操作系统相对应，而是经过虚拟机间接与操作系统交互，由虚拟机将程序解 释给本地系统执行。
  JVM 是 Java 平台的基础，和实际的机器一样，它也有自己的指令集，并且在运行 时操作不同的内存区域。 JVM 通过抽象操作系统和 CPU 结构，提供了一种与平台无关的代码执行方法，即与特殊的实现方 法、主机硬件、主机操作系统无关。但是在一些小的方面， JVM 的实现也是互不相同的，比如垃圾回收 算法，线程调度算法（可能不同 OS 有不同的实现）。
  JVM 的主要工作是解释自己的指令集（即字节码）到 CPU 的指令集或 OS 的系统调用，保护用户免被恶意程序骚扰。 JVM 对上层的 Java 源文件是不关心的，它关注的只是由源文件生成的类文件（ class file ）。类文件的 组成包括 JVM 指令集，符号表以及一些补助信息。

• JRE -- java runtime environment
  JRE是指java运行环境。光有JVM还不能成class的 执行，因为在解释class的时候JVM需要调用解释所需要的类库lib。 在JDK的安装目 录里你可以找到jre目录，里面有两个文件夹bin和lib,在 这里可以认为bin里的就是jvm，lib中则是jvm工 作所需要的类库，而jvm和 lib和起来就称为jre。所以，在你写完java程序编译成.class之后，你可以把这个.class文件 和jre一起打包发给朋友，这样你的朋友就 可以运行你写程序了。（jre里有运行.class的java.exe）
  JRE 是 Sun 公司发布的一个更大的系统，它里面就有一个 JVM 。 JRE 就与具体的 CPU 结构和操作系统有关，我们从 Sun 下载 JRE 的时候就看到了不同的各种版本。同 JVM 一起组成 JRE 的还有一些 API （如 awt ， swing 等）。 JRE 是运行 Java 程序必不可少的。
  JRE （ Java Runtime Environment ），是运行 Java 程序必不可少的（除非用其他一些编译环境编译成.exe可执行文件……），JRE的 地位就象一台PC机一样，我们写好的Win32应用程序需要操作系统帮 我们运行，同样的，我们编写的Java程序也必须要JRE才能运行。
  JRE里面有一个 JVM ， JRE 与具体的 CPU 结构和操作系统有关，我们从 Sun 下载 JRE 的时候就看到了不同的各种版本，，同 JVM 一起组成 JRE 的还有 一些 API （如 awt ， swing 等）， JRE 是 运行 Java 程序必不可少的.
  

• JDK -- java development kit
  JDK是java开发工具包，基本上每个学java的人都会先在机器 上装一个JDK，那他都包含哪几部分呢？让我们看一下JDK的安装目录。在目录下面有 六个文件夹、一个src类库源码压缩包、和其他几个声明文件。其中，真正在运行java时起作用的 是以下四个文件夹：bin、include、lib、 jre。现在我们可以看出这样一个关系，JDK包含JRE，而JRE包 含JVM。
  bin:最主要的是编译器(javac.exe)
  include:java和JVM交互用的头文件
  lib：类库
  jre:java运行环境
  （注意：这里的bin、lib文件夹和jre里的bin、lib是 不同的）总的来说JDK是用于java程序的开发,而jre则 是只能运行class而没有编译的功能。
  eclipse、idea等 其他IDE有自己的编译器而不是用JDK bin目录中自带的，所以在安装时你会发现他们只要求你 选中jre路径就ok了。
  

• 三者联系
  Java 喊出的带有标志性的口号“ Write Once ， Run Anywhere （一次编写，到处运行）”，正是建立在 JRE 的基础之上。何以实现？就是在 Java 应用程序和操作系统之间增加了一虚拟层—— JRE 。
  程序源代码不是直 接编译、链接成机器代码，而是先转化到字节码（ bytecode ） 这种特殊的中间形式，字节码再转换成机器码或系统调用。前者是传统的编译方法，生成的机器代码就不可避免地跟特殊的操作系统和特殊的机器结构相关。
  而 Java 程序的字节码文件可以放到任意装有 JRE 的计算机运行，再由不同 JRE 的将它们转化成相应的机器代码，这就实现了 Java 程序的可移植性。这样程序员也不用去 关心程序运行的具体环境，而可以专心编写软件。这种分层抽象、隐藏细节的思想在计算机科学中处处可见，比如机器组织结构的设计、网络协议的实现等。 Pascal 语言的发明者 Niklaus Wirth ，就富有预见性地指出应该有这样一种可移植的语言，其生成的中间代码可以在一台假想的机器（ a hypothetical machine ）上运行。
  而 Java 虚拟机（ Java virtual machine 或 JVM ）就是这样的一台机器，它模拟实际处理器的结构，解释字节码。 怎么一会说是 JRE ，一会儿又成了 JVM ，两者是否同物不同名？ 回答是否定的。
  JRE的地位就象一台PC机一样，我们写好的Win32应用程序需要操作系统帮 我们运行，同样的，我们编写的Java程序也必须要JRE才能运行。
  要运行Applet，在客户端必须安装有 JRE，即“运行时”，容易一点理解，就象所谓的“插件”，要开发JAVA应用程序Web应用，就必须在服务器端安装相应的 JVM+JDK 了(开发应用 Java web应用 时，客户端不需要安装任何的JVM）
  如果你使用JAVA开发应用，就需要安装 JRE+JDK，就是 J2SE.
  如果在客户端运行Applet，客户端浏览器必须嵌有JAVA JVM，如果没有，就需要安装，即： 在客户端创建JRE（运行时，包含JVM），而客户端是不需要做开发的，所以，JDK就没有必要安装 了。
  不同版本的Applet在不同的JVM下可能无法正常运行,而Microsoft JVM只是Sun JVM的“低版本”，微软在windows xp/2003中干脆将JVM去掉了.

③ 深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践的内容简介

作为一位java程序员，你是否也曾经想深入理解java虚拟机，但是却被它的复杂和深奥拒之门外？没关系，《深入理解java虚拟机:jvm高级特性与最佳实践》极尽化繁为简之妙，能带领你在轻松中领略java虚拟机的奥秘。《深入理解java虚拟机:jvm高级特性与最佳实践》是近年来国内出版的唯一一本与java虚拟机相关的专着，也是唯一一本同时从核心理论和实际运用这两个角度去探讨java虚拟机的着作，不仅理论分析得透彻，而且书中包含的典型案例和最佳实践也极具现实指导意义。
全书共分为五大部分。第一部分从宏观的角度介绍了整个java技术体系的过去、现在和未来，以及如何独立地编译一个openjdk7，这对理解后面的内容很有帮助。第二部分讲解了jvm的自动内存管理，包括虚拟机内存区域的划分原理以及各种内存溢出异常产生的原因；常见的垃圾收集算法以及垃圾收集器的特点和工作原理；常见的虚拟机的监控与调试工具的原理和使用方法。第三部分分析了虚拟机的执行子系统，包括class的文件结构以及如何存储和访问class中的数据；虚拟机的类创建机制以及类加载器的工作原理和它对虚拟机的意义；虚拟机字节码的执行引擎以及它在实行代码时涉及的内存结构。第四部分讲解了程序的编译与代码的优化，阐述了泛型、自动装箱拆箱、条件编译等语法糖的原理；讲解了虚拟机的热点探测方法、hotspot的即时编译器、编译触发条件，以及如何从虚拟机外部观察和分析jit编译的数据和结果。第五部分探讨了java实现高效并发的原理，包括jvm内存模型的结构和操作；原子性、可见性和有序性在java内存模型中的体现；先行发生原则的规则和使用；线程在java语言中的实现原理；虚拟机实现高效并发所做的一系列锁优化措施。
《深入理解java虚拟机:jvm高级特性与最佳实践》适合所有java程序员、系统调优师和系统架构师阅读。

④ jvm原理是什么呢

jvm原理是java的核心和基础，在java编译器和os平台之间的虚拟处理器。它是一种利用软件方法实现的抽象的计算机基于下层的操作系统和硬件平台，可以在上面执行java的字节码程序，java编译器只要面向JVM，生成JVM能理解的代码或字节码文件。

jvm执行程序的过程

加载.class文件，管理并分配内存，执行垃圾收，四步完成JVM环境，创建JVM装载环境和配置，装载JVM.dll，初始化JVM.dll并挂界到JNIENV(JNI调用接口)实例，调用JNIEnv实例装载并处理class类。

JVM实例和JVM执行JVM实例对应了一个独立运行的java程序，进程级别， 一个运行时的Java虚拟机(JVM)负责运行一个Java程序，当启动一个Java程序时，一个虚拟机实例诞生，当程序关闭退出，这个虚拟机实例也就随之消亡。

⑤ 深入探索Java工作原理：JVM，内存回收及其他

Java语言引入了Java虚拟机 具有跨平台运行的功能 能够很好地适应各种Web应用 同时 为了提高Java语言的性能和健壮性 还引入了如垃圾回收机制等新功能 通过这些改进让Java具有其独特的工作原理

．Java虚拟机

Java虚拟机（Java Virtual Machine JVM）是软件模拟的计算机 它可以在任何处理器上（无论是在计算机中还是在其他电子设备中）安全兼容地执行保存在 class文件中的字节码 Java虚拟机的 机器码 保存在 class文件中 有时也可以称之为字节码文件

升大团Java程序的跨平台特性主要是指字节码文件可以在任何具有Java虚拟机的计算机或者电子设备上运行 Java虚拟机中的Java解释器负责将字节码文件解释成为特定的机器码进行运行 因此在运行时 Java源程序需要通过编译器编译成为 class文件

Java虚拟机的建立需要针对不同的软硬件平台来实现 既要考虑处理器的型号 也要考虑操作系统的种类 由此在SPARC结构 X 结构 MIPS和PPC等嵌入式处理芯片上 在UNIX Linux Windows和部分实时操作系统上都可实现Java虚拟机

．无用内存自动回收机制

在程序的执行过程中 部分内存在使用过后就处于废弃状态 如果不及时进行回收 很有可能会导致内存泄漏 进而引发系统崩溃 在C++语言中是由程序员进行内存回收的 程序员需要在编写程序时把不再使用的对象内存释放掉 这种人为管理内存释放的方法往往由于程序员的疏忽而致使内存无法回收 同时也增加了程序员的工作量 而在Java运行环境中 始终存在着一个系统级的线程 专门跟踪内存的使用情况 定期检测出不再使用的内存 并自动进行回收 避免了内存的泄露 也减轻了程序员的工作量

．代码安全性检查机制

安全和方便总是相对矛盾的 Java编程语吵橘言的出现使得客户端计算机可以方便地从网络上上传或下载Java程序到本地计算机上运行 但是如何保证该Java程序不携带病毒或者没有其他危险目的呢？为了确保Java程序执行的安全性 Java语言通过Applet程序来控制非法程序的安全性 也就是有了它才确保Java语言的生存

Java字节码的执行需要经过以下 个步骤

（ ）由类装载器（class loader）负责把类文件（ class文件）加载到Java虚拟机中 在此仿悉过程需要检验该类文件是否符合类文件规范

（ ）字节码校验器（bytecode verifier）检查该类文件的代码中是否存在着某些非法操作 例如Applet程序中写本地计算机文件系统的操作

（ ）如果字节码校验器检验通过 由Java解释器负责把该类文件解释成为机器码进行执行

注意

Java虚拟机采用 沙箱 运行模式 即把Java程序的代码和数据都限制在一定内存空间里执行 不允许程序访问该内存空间以外的内存 如果是Applet程序 还不允许访问客户端机器的文件系统

Java的运行环境

无论哪种语言都需要有它特定的运行环境 也就是平台 Java语言同样不例外 但是如何理解Java程序与硬件环境无关呢？

几乎所有的语言都需要通过编译或者解释才可以被计算机执行 但是Java有一点不同 它同时需要这两个过程 其实 也正是因为这个原因才使Java这种语言具有了平台无关性 当完成一个Java源程序后 首先 通过Java翻译程序将它编译成一种叫做字节码的中间代码 然后再由Java平台的解释器将它转换成为机器语言来执行 这一平台的核心就是JVM

Java的编译过程与其他的语言不同 像C++这样的语言 在编译时它是与计算机的硬件平台信息密不可分的 编译程序通过查表将所有指令的操作数和操作码等转换成内存的偏移量 即程序运行时的内存分配方式 目的是保证程序正常运行 而Java却是将指令转换成为一种 class的文件 这种文件不包含硬件的信息 需要执行时只要经过安装有JVM的机器进行解释 创建内存分配后再通过查表来确定一条指令所在的地址 这样就有效地保证了Java的可移植性和安全性

Java平台具有这样的特性和它的结构有关 通常一个程序运行的平台是一个硬件或者软件运行的环境 目前比较流行的是Windows XP Linux Solaris和MacOS Java的平台不太一样 它由两个部分组成 即JVM和应用程序设计接口

．JVM

JVM是Java平台的核心 为了让编译产生的字节码能更好地解释与执行 因此把JVM分成了 个部分 JVM解释器 指令系统 寄存器 栈 存储区和碎片回收区

◆JVM解释器 即这个虚拟机处理字段码的CPU

◆JVM指令系统 该系统与计算机很相似 一条指令由操作码和操作数两部分组成 操作码为 位二进制数 主要是为了说明一条指令的功能 操作数可以根据需要而定 JVM有多达 种不同的操作指令

◆寄存器 JVM有自己的虚拟寄存器 这样就可以快速地与JVM的解释器进行数据交换 为了功能的需要 JVM设置了 个常用的 位寄存器 pc（程序计数器） optop（操作数栈顶指针） frame（当前执行环境指针）和vars（指向当前执行环境中第一个局部变量的指针）

◆JVM栈 指令执行时数据和信息存储的场所和控制中心 它提供给JVM解释器运算所需要的信息

◆存储区 JVM存储区用于存储编译过后的字节码等信息

◆碎片回收区 JVM碎片回收是指将使用过的Java类的具体实例从内存进行回收 这就使得开发人员免去了自己编程控制内存的麻烦和危险 随着JVM的不断升级 其碎片回收的技术和算法也更加合理 JVM 版后产生了一种叫分代收集技术 简单来说就是利用对象在程序中生存的时间划分成代 以此为标准进行碎片回收

．Java应用程序设计接口

Java Application Programming Interface简称Java API 其中文名为Java应用程序设计接口 它是一个软件集合 其中有许多开发时所需要的控件 可以用它来辅助开发

⑥ Java的运行原理及JVM虚拟机是怎么工作的

运行原理：
java程序就是花盆里的花，花盆就是虚拟机。花盆你放在哪里（系统平台）都可以，不影响花的生长。就这么简单
JVM的工作原理：
首先，JVM就是指JAVA虚拟机
首先编译器，先将java程序源代码编译成字节码。
运行程序时：JVM会加载和解释字节码，并通过JAVA虚拟机运行
这个问题，有很多详细的资料可查

⑦ 简述Java程序从编写到运行的基本步骤，并说明Java的基本工作原理

Java编译原理：
Java 虚拟机(JVM)是可运行Java 代码的假想计算机。只要根据JVM规格描述将解释器移植到特定的计算机上，就能保证经过编译的任何Java代码能够在该系统上运行。
一.Java源文件的编译、下载 、解释和执行
Java应用程序的开发周期包括编译、下载 、解释和执行几个部分。Java编译程序将Java源程序翻译为JVM可执行代码?字节码。这一编译过程同C/C++ 的编译有些不同。当C编译器编译生成一个对象的代码时，该代码是为在某一特定硬件平台运行而产生的。因此，在编译过程中，编译程序通过查表将所有对符号的引用转换为特定的内存偏移量，以保证程序运行。Java编译器却不将对变量和方法的引用编译为数值引用，也不确定程序执行过程中的内存布局，而是将这些符号引用信息保留在字节码中，由解释器在运行过程中创立内存布局，然后再通过查表来确定一个方法所在的地址。这样就有效的保证了Java的可移植性和安全 性。

运行JVM字节码的工作是由解释器来完成的。解释执行过程分三部进行：代码的装入、代码的校验和代码的执行。装入代码的工作由"类装载器"（class loader）完成。类装载器负责装入运行一个程序需要的所有代码，这也包括程序代码中的类所继承的类和被其调用的类。当类装载器装入一个类时，该类被放在自己的名字空间中。除了通过符号引用自己名字空间以外的类，类之间没有其他办法可以影响其他类。在本台计算机上的所有类都在同一地址空间内，而所有从外部引进的类，都有一个自己独立的名字空间。这使得本地类通过共享相同的名字空间获得较高的运行效率，同时又保证它们与从外部引进的类不会相互影响。当装入了运行程序需要的所有类后，解释器便可确定整个可执行程序的内存布局。解释器为符号引用同特定的地址空间建立对应关系及查询表。通过在这一阶段确定代码的内存布局，Java很好地解决了由超类改变而使子类崩溃的问题，同时也防止了代码对地址的非法访问。

随后，被装入的代码由字节码校验器进行检查。校验器可发现操作数栈溢出，非法数据类型转化等多种错误。通过校验后，代码便开始执行了。

Java字节码的执行有两种方式：
1.即时编译方式：解释器先将字节码编译成机器码，然后再执行该机器码。
2.解释执行方式：解释器通过每次解释并执行一小段代码来完成Java字节码程 序的所有操作。
通常采用的是第二种方法。由于JVM规格描述具有足够的灵活性，这使得将字节码翻译为机器代码的工作

具有较高的效率。对于那些对运行速度要求较高的应用程序，解释器可将Java字节码即时编译为机器码，从而很好地保证了Java代码的可移植性和高性能。