Java跨平台运行的原理-编译过程-运行机制

Java能进行进行跨平台运行主要是源于JVM(Java Virtual
Machine，Java虚拟机)，是通过JVM实现了特定平台下的Java解释器，Java字节码就可以通过解释器在该平台下执行，这就是Java跨平台的根本。

1、Java源文件的编译过程

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编译器将Java源程序翻译为JVM可执行的代码—字节码。这一编译过程与C/C++的编译有些不同，C/C++编译器生成的代码是针对某一硬件平台的代码。

因此，在编译过程中，编译器通过查表将所有对符号的引用转换为特定的内存偏移量，以保证程序的正确运行。

而Java编译器则不会把对变量和方法的引用编译为数值引用，也不确定程序运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，由解释器在运行时去创建内存布局，然后再通过查表来确定一个方法所在的地址，这样就有效地保证了Java的可移植性和安全性。

2、Java解释器运行机制

运行字节码的工作是由解释器来完成的。解释执行过程分为三步：代码装入、代码校验、代码执行。

代码装入的工作由类加载器(Class
Loader)来完成。类加载器负责加载运行程序所需要的所有代码。当类加载器加载一个类之后，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，类与类之间没有其他办法可以相互影响。

当加载了运行程序所需要的所有类之后，解释器便可以确定整个可执行程序的内存布局，并为符号引用同特定地址空间建立对应关系查询表。

通过在这一阶段确定代码的内存布局，Java很好地解决了由于基类改变而导致子类崩溃的问题，同时也防止了代码对地址的非法访问。

当代码被装入之后，字节码校验器开始对字节码进行检查。校验器可以发现操作数栈的溢出和非法数据类型转换等多种错误。在校验通过后，Java代码便开始执行了。

3、Java字节码的执行方式

Java在执行字节码时有两种方式：即时编译方式和解释执行方式。即时编译方式(JITJust In
Time)先将字节码编译成机器码，再执行机器码。这种运行方式的优点是执行经过二次编译后的机器码可以提高程序的执行速度。

解释执行方式是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。比如，若Java字节码要对两个数值进行加法操作，则解释器调用自身的一段代码来完成加法操作。

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