### Java體系結構 Java體系結構包括四個獨立但相關的技術： 1.Java程序設計語言 2.Java class文件格式 3.Java應用編程接口(API) 4.Java虛擬機 當編寫并運行一個Java程序時，就同時使用了這四種技術。用Java程序設計語言編寫源代碼，把它編譯成Java class文件，然后在java虛擬機中運行class文件。當編寫程序時，通過調用實現了Java應用編程接口（API）類中的方法來訪問系統中資源如io、網絡內存等。當程序運行的時候它可以調用class文件中的實現的方法來滿足程序java api的調用。 ### 一、Java虛擬機 Java的面向網絡的核心就是Java虛擬機,它支持Java面向網絡體系結構三大支柱:平臺無關性、安全性和網絡移動性。 Java虛擬機是一臺抽象的計算機，其規范定義了每個Java虛擬機都必須實現的特性，但是為每個特定實現都留下了很多選擇。 Java虛擬機的主要任務是裝載class文件并且執行其中的字節碼。裝載類由類裝載器(class loader)完成，它可以從程序和API中裝載class文件。JavaAPI中只有程序執行時需要的那些類才會被裝載。字節碼由執行引擎來執行。 Java虛擬機中的三種執行引擎 1、最簡單的執行引擎就是一次性解釋字節碼 2、另一種執行引擎更快，但是也更消耗內存，叫做“即時編譯器”（just-in-time compiler） 3、第三種執行引擎是自適應優化器 第二種比第一種執行引擎效率上要高很多，執行速度也更快，但相對的缺點就是內存消耗很大。當內存消耗劇烈的時候，jvm就會出現異常。在這種情況下，即時編譯器第一次被執行的字節碼會被編譯成本地機器代碼，編譯出的本地機器代碼也會被緩存，當方法以后被調用時候可以重用。 第三種引擎，自適應優化器，在這種方法里，虛擬機開始的時候解釋字節碼，但是會監視運行種的程序的活動，并且記錄下使用最頻繁的代碼段。程序運行時，虛擬機只把那些活動最頻繁的代碼編譯成本地代碼，其他代碼由于使用的并不很頻繁，繼續保留字節碼由虛擬機繼續即時它們。一個自適應的優化器可以使用java虛擬機種的80％－90％的時間里執行被優化的本地代碼，而只需要編譯10％－20％對性能有影響的代碼。 **Java虛擬機與主機交互** 當java虛擬機是由主機操作系統上的軟件實現的時候，java程序通過調用本地方法native mehod 和主機進行交互。java中有兩種方法，java方法和本地方法。java方法是由java語言編寫，之后編譯成字節碼，存儲在class文件中的。本地方法是由其他語言比如c\c++\匯編語言編寫的，編譯器和處理器的相關代碼。 **Java虛擬機上的類裝載器** 在Java虛擬機上，存在著多個類裝載器，一個java應用程序可以使用兩種類裝載器，啟動bootstrap類裝載器和用戶定義的類裝載器。啟動類裝載器是java虛擬機實現的一部分。啟動裝載器通常使用默認的方式從本地磁盤中裝載類，包括java api類。啟動類裝載器也被叫做原始類裝載器、系統類裝載器或者默認類裝載器。 ### 二、Java class 文件 Java class文件是一個可以跨平臺的二進制文件，是通過java虛擬機來實現編譯的。 平臺無關性:通常情況下,一個平臺上的二進制可執行文件不能在其他平臺上工作。而Java class文件是可以運行在任何支持Java虛擬機制硬件平臺和操作系統上的二進制文件。 網絡適應性:class文件設計的緊湊，因此它們可以快速地在網絡上傳送。其次由于Java程序是動態鏈接和動態擴展的,class文件可以在需要的時候才下載。 ### 三、Java API Java API是運行庫的集合,它提供一套訪問主機系統資源的標準方法。Java API是相對安全的,它是保證平臺無關性的前提,因為Java虛擬機和Java API class文件是任何Java平臺都要實現的必要部分。在一個平臺能夠支持Java程序以前,必須在這個特定平臺上明確地實現API的功能。 ### 四、Java程序設計語言 盡管Java是為網絡而生的,但許多人使用Java寫程序還可能是因為想要利用Java程序設計語言的優勢： 1.面向對象? 2.多線程? 3.結構化錯誤處理? 4.垃圾收集? 5.動態連接? 6.動態擴展 **參考書籍：《深入Java虛擬機 第二版》**