Java代码如何运行在Java虚拟机中

2024-05-07 01:43:23

我们都知道要运行Java代码就必须要有JRE，也就是Java运行时环境，JRE中包含了Java程序的必需组件，包括Java虚拟机以及Java核心类库，然而运行C++代码则不需要额外的运行时环境，只需要把代码编译成CPU能识别的指令即可，也就是机器码．那为什么Java不直接像C++那样而需要在虚拟机中运行呢？他在虚拟机中又是如何运行的？接着往下看．

Java为什么要在虚拟机中运行

刚才我们谈到C++是直接把代码编译成机器码的，但因为各个平台的架构不一样，CPU能处理的指令集也不一样，所以如果要在另一个平台上运行C++代码，就必须用该平台对应的C++代码编译器重新编译一遍才可以．Java一开始就意识到需要跨平台运行，所以Java设计了虚拟机，先将Java代码编译成字节码（class文件），这是虚拟机能够识别的指令，再由虚拟机内部将字节码翻译成机器码，所以我们只需要有Java字节码，就可以在不同平台的虚拟机中运行，这也就是我们一直说的＂一次编译，到处运行＂．

Java虚拟机如何运行Java字节码

我们JDK所用的虚拟机名为HotSpot虚拟机，他会将所有class文件加载进来，加载后的Java类会被放置在方法区，后面运行时会执行其中的代码．Java虚拟机会在内存中划分出几块，包括程序计数器，本地方法栈，Java虚拟机栈，堆以及方法区．

不过光是Java字节码还是无法运行，Java虚拟机还需要将字节码翻译成机器码，HotSpot有２种形式：第一种是解释执行，即将字节码逐条翻译成机器码并运行；第二种是即时编译（JIT），他会将一个方法内的所有字节码编译成机器码再执行．

前者的优势无需等待编译，但逐条解释的代价就是运行速度会比后者慢，HotSpot默认采用混合模式，它会先解释执行字节码，然后对于反复执行的热点代码会去进行即时编译．

即时编译是监理在复合二八定律的基础上，即百分之20的代码占据百分之80的计算资源．对于不常用的代码我们无需消耗时间在编译成机器码上，采用解释执行就可以，而对于热点代码我们可以将其编译成机器码以提升运行速度．

HotSpot内置了几个即时编译器：Client Complier和Server Complier，简称为C1、C2编译器，以便在编译时间和生成代码的执行效率之间做取舍，C1编译时间更快，C2编译质量更高．

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