JVM是Java Virtual Machine(Java虚拟机)的缩写,JVM是一种用于计算设备的规范,它是一个虚构的计算机,是通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。

JVM(Java虚拟机)是一个抽象的计算模型。就如同一台真实的机器,它有自己的指令集和执行引擎,可以在运行时操控内存区域。目的是为构建在其上运行的应用程序提供一个运行环境。JVM可以解读指令代码并与底层进行交互:包括操作系统平台和执行指令并管理资源的硬件体系结构。

JVM屏蔽了与具体操作系统平台相关的信息,使Java程序只需生成在Java虚拟机上一次编译,多次运行,具有跨平台性。​​JVM在执行字节码时,实际上最终还是把字节码解释成具体平台上的机器指令执行​​。

Java虚拟机包括一套字节码指令集、一组寄存器、一个栈、一个垃圾回收堆和一个存储方法区。
JDK,JRE,JVM区别与联系_字节码

JVM,JRE,JDK 都是 java 语言的支柱,他们分工协作。但不同的是 Jdk 和 JRE 是真实存在的,而 JVM 是一个抽象的概念,并不真实存在。

安装的时候由于高版本的JDK自带了JRE,故我们只需要安装JDK即可。

【1】JDK

JDK : Java Development ToolKit(Java开发工具包)。

JDK是整个JAVA的核心,包括了Java运行环境(Java Runtime Envirnment),一堆Java工具(javac/java/jdb等)和Java基础的类库(即Java API 包括rt.jar)。
JDK,JRE,JVM区别与联系_java_02

JDK中包含JRE,在JDK的安装目录下有一个名为jre的目录,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。

JDK目录说明:

  • bin目录:Java工具的可执行文件,包括: java、Java编译器javac、反编译.class文件javap、密钥管理工具keytool、Java文档工具javadoc等。
  • COPYRIGHT文件:版权信息。
  • db目录:Java实现的数据库。
  • include目录:.h头文件,C语言开发时用到的头文件。比如jni.h是开发jni程序时必须引用的头文件。
  • lib目录: Java类库,我们经常看到的dt.jar和tools.jar就在这个目录下。
  • src.zip文件:Java类库源码,包括了rt.jar库中的关键部分;除了Java类库,还包含了启动器(launcher)的源码(C语言实现)。
  • jre目录:Java运行环境。

dt.jar和tools.jar文件作用

dt.jar包含了Swing包,是运行环境的类库。目前的发展趋势是Java越来越少的用作GUI开发,所以这个类库基本不会用到了。

tools.jar是工具类库,bin目录下的可执行程序,好多都会用到这个类库。比如javac[.exe],javadoc[.exe]等。

jdk\lib目录:
JDK,JRE,JVM区别与联系_jdk_03


JDK有以下三种版本:

J2SE,standard edition,标准版,是我们通常用的一个版本J2EE;从JDK 5.0开始,改名为Java SE。

enterpsise edtion,企业版,使用这种JDK开发J2EE应用程序;从JDK 5.0开始,改名为Java EE。

micro edtion,主要用于移动设备、嵌入式设备上的java应用程序;从JDK 5.0开始,改名为Java ME。

我们常常用JDK来代指Java API,Java API是Java的应用程序接口,其实就是前辈们写好的一些java Class,包括一些重要的语言结构以及基本图形,网络和文件I/O等等 。

我们在自己的程序中,调用前辈们写好的这些Class,来作为我们自己开发的一个基础。当然,现在已经有越来越多的性能更好或者功能更强大的第三方类库供我们使用。

Java SE(J2SE,Java 2 Platform Standard Edition,标准版) Java SE 以前称为 J2SE。它允许开发和部署在桌面、服务器、嵌入式环境和实时环境中使 用的 Java 应用程序。Java SE 包含了支持 JavaWeb 服务开发的类,并为Java EE和Java ME提供基础。

Java EE(J2EE,Java 2 Platform Enterprise Edition,企业版) Java EE 以前称为 J2EE。企业版本帮助开发和部署可移植、健壮、可伸缩且安全的服务器 端Java 应用程序。Java EE 是在 Java SE 的基础上构建的,它提供 Web 服务、组件模型、 管理和通信 API,可以用来实现企业级的面向服务体系结构(service-oriented architecture,SOA)和 Web2.0应用程序。2018年2月,Eclipse 宣布正式将 JavaEE 更名 为 JakartaEE

Java ME(J2ME,Java 2 Platform Micro Edition,微型版) Java ME 以前称为 J2ME。Java ME 为在移动设备和嵌入式设备(比如手机、PDA、电视 机顶盒和打印机)上运行的应用程序提供一个健壮且灵活的环境。Java ME 包括灵活的用 户界面、健壮的安全模型、许多内置的网络协议以及对可以动态下载的连网和离线应用程序 的丰富支持。基于 Java ME规范的应用程序只需编写一次,就可以用于许多设备,而且可 以利用每个设备的本机功能。


【2】JRE

JRE:Java Runtime Enviromental(java运行时环境)。

也就是我们说的JAVA平台,所有的Java程序都要在JRE下才能运行,​​包括JVM和JAVA核心类库和支持文件​​。与JDK相比,JRE是Java运行环境,并不是一个开发环境,所以没有包含任何开发工具(如编译器和调试器),只是针对于使用Java程序的用户。

JRE目录结构

  • bin目录:包含了java运行所需要的可执行文件,比如java[.exe]
  • lib目录:包含了运行时依赖的java类库和动态链接库(.so或.dll或.dylib)。其中rt.jar文件是java运行时类库,是我们用到最多的基础类库,包括java.lang,java.io,java.net,java.util等。

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【3】JVM

JVM:Java Virtual Mechinal(JAVA虚拟机)。

JVM是JRE的一部分,它是一个虚构出来的计算机,是通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。

JVM有自己完善的硬件架构,如处理器、堆栈、寄存器等,还具有相应的指令系统。其主要工作是解释自己的指令集(即字节码)并映射到本地的 CPU 的指令集或 OS 的系统调用。

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。

只有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,而jre包含lib类库。

Java语言是跨平台运行的,其实就是不同的操作系统,使用不同的JVM映射规则,让其与操作系统无关,完成了跨平台性。


JVM的特点

基于堆栈的虚拟机:最流行的计算机体系结构,如英特尔 X86 架构和 ARM 架构上运行基于 寄存器。比如,安卓的 Davilk 虚拟机就是基于 寄存器 结构,而 JVM 是基于栈结构的。

符号引用 :除了基本类型以外的数据 (类和接口) 都是通过符号来引用,而不是通过显式地使用内存地址来引用。

垃圾收集 :一个类的实例是由用户程序创建和垃圾回收自动销毁。

网络字节顺序 :Java class文件用网络字节码顺序来进行存储,保证了小端的Intel x86架构和大端的RISC系列的架构之间的无关性。


下面一张图说明三者关系:

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我们开发的实际情况是:我们利用JDK(调用JAVA API)开发了属于我们自己的JAVA程序后,通过JDK中的编译程序(javac)将我们的文本java文件编译成JAVA字节码,在JRE上运行这些JAVA字节码,JVM解析这些字节码,映射到CPU指令集或OS的系统调用。


JVM的定位

​JVM将自身定位于字节码和底层平台之间​​​。底层平台是指操作系统(OS)和硬件。操作系统和硬件体系结构在不同的机器上可能不同,但是同一段Java程序可以不用做任何的代码修改就能在不同的机器上运行。这是在虚拟环境中执行的程序语言的独特之处。例如,由其他程序语言编译器编译的目标代码如C++和Java相比的不同点在于,C++程序需要被特定平台的编译器重新编译,从而使它能在不同的体系结构上面运行。而Java代码并不需要做任何改变,因为由​​Java编译器编译的字节码是在外围的JVM上​​​执行。因此,​​JVM负责重新解译由Java编译器生成的字节码,并和底层平台协调工作​​。也就是说,尽管Java编译器生成的结果是平台独立的,但JVM与特定平台相关的。除非两台机器有相同的体系结构,在某个体系结构上安装和使用的JVM可能换一台机器就不能正常工作了。

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参考博文:
​​​Java虚拟机(JVM)概述​