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JVM | Java虚拟机及其架构

什么是JVM?

Java虚拟机(JVM)是提供运行时环境以驱动Java代码或应用程序的引擎。它将Java字节码转换为机器语言。JVM是Java运行环境(JRE)的一部分。在其他编程语言中,编译器为特定系统生成机器代码。但是,Java编译器会为称为Java虚拟机的虚拟机生成代码。

JVM的工作方式

首先,将Java代码编译为字节码。该字节码在不同的机器上被解释

在主机系统和Java源代码之间,字节码是一种中间语言。

Java中的JVM负责分配内存空间。

 

JVM如何工作
Java虚拟机(JVM)工作原理

 

JVM架构

现在,在此JVM教程中,让我们了解JVM的体系结构。Java中的JVM体系结构包含类加载器,内存区域,执行引擎等。

 

JVM架构
Java虚拟机架构

1)ClassLoader

类加载器是用于加载类文件的子系统。它执行三个主要功能。加载、链接和初始化。

2)方法区

JVM方法区存储类结构,如元数据,常量运行时池和方法代码。

3)堆

所有对象,它们的相关实例变量和数组都存储在堆中。该内存是通用的,并且在多个线程之间共享。

4)JVM语言堆栈

Java语言堆栈存储局部变量,这是部分结果。每个线程都有自己的JVM堆栈,并在创建线程时同时创建。每当调用方法时,都会创建一个新框架,并在方法调用过程完成后将其删除。

5)PC寄存器

PC寄存器存储当前正在执行的Java虚拟机指令的地址。在Java中,每个线程都有其单独的PC寄存器。

6)本地方法栈

本地方法堆栈保存本地代码的指令,具体取决于本地库。它是用另一种语言而不是Java编写的。

7)执行引擎

它是一种用于测试硬件,软件或完整系统的软件。测试执行引擎从不携带有关被测产品的任何信息。

8)本地方法接口

本地方法接口是一个编程框架。它允许在JVM中运行的Java代码由库和本地应用程序调用。

9)本地方法库

本地库是执行引擎所需的本地库(C,C ++)的集合。

软件代码编译与执行过程

为了编写和执行软件程序,您需要以下内容

1)编辑器 –要在其中键入程序,可以使用记事本

2)编译器 –将您的高级语言程序转换为本地机器代码

3)链接器 –将主程序中引用的不同程序文件组合在一起。

4)加载程序 –要将文件从辅助存储设备(如硬盘,闪存驱动器,CD )加载到RAM中以执行。当您执行代码时,加载会自动完成。

5)执行–由操作系统和处理器处理的代码的实际执行。

 

C代码编译与执行过程

了解Java中的Java编译过程。首先让我们快速了解一下C中的编译和链接过程。

假设在主函数中,您已经调用了两个函数f1和f2。主要功能存储在文件a1.c中。

 

函数f1存储在文件a2.c中

Java虚拟机(JVM)及其体系结构的工作

函数f2存储在文件a3.c中

Java虚拟机(JVM)及其体系结构的工作

所有这些文件,即a1.c,a2.c和a3.c,都被馈送到编译器。其输出是对应的目标文件,这些目标文件是机器代码。

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下一步是借助链接器将所有这些目标文件集成到单个.exe文件中。链接器会将所有这些文件合并在一起,并生成.exe文件。

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在程序运行期间,加载程序会将a.exe加载到RAM中执行。

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Java VM中的Java代码编译和执行

现在,让我们看一下JAVA的过程。在您的主体中,您有两种方法f1和f2。

  • main方法存储在文件a1.java中
  • f1作为a2.java存储在文件中
  • f2作为a3.java存储在文件中

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编译器将编译这三个文件,并生成3个对应的.class文件,该文件由字节码组成。与C不同,没有链接完成

Java VM或Java虚拟机位于RAM上。在执行期间,使用类加载器将类文件带到RAM中。验证代码是否存在任何安全漏洞。

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接下来,执行引擎会将字节码转换为本地机器代码

为什么Java既是解释语言又是编译语言?

编程语言分类为

  • 高级语言举例 C ++,Java
  • 中级语言 C
  • 低级语言汇编
  • 最低级别的机器语言。

编译器是将程序从一种语言级别转换为另一种语言级别的程序。(例如C++转换成机器代码)

Java编译器将高级Java代码转换为字节码(这也是机器代码的一种)。

解释器是将一个级别的程序转换为同一级别的另一种编程语言的程序。(例如java程序转换为C++)

在Java中,实时代码生成器将字节码转换为相同编程级别的本机代码。

因此,Java既是编译语言又是解释语言。

为什么Java速度慢?

Java缓慢背后的两个主要原因是

  1. 动态链接:与C不同,每次在Java中运行程序时,链接都是在运行时完成的。
  2. 运行时解释器:将字节码转换为本地机器代码是在Java运行时完成的,这进一步减慢了速度
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