多情只有春庭月，猶為離人照落花。
概述
本章主要了解JDK，JRE和JVM之間的區別。JVM是如何工作的？什么是類加載器，解釋器和JIT編譯器。還有一些面試問題。
Java程序執行過程
在深入了解Java內存區域之前，我們先了解Java源文件是如何執行的。
- 我們使用編輯器在
Simple.Java文件中編寫源代碼。 - 程序必須編譯成字節碼。編譯器（
javac）將源代碼編譯為Simple.class文件。 - 此后綴為
.class的類文件可以在任何平臺/操作系統的的JVM（Java虛擬機）中執行。 -
JVM負責將字節碼轉換為機器可執行的本機機器代碼。
什么是JVM？
Java虛擬機（JVM）是??運行Java字節碼的虛擬機。可以通過javax將.java文件編譯成.class文件。.class文件包含JVM可解析的字節碼。
事實上，JVM只是為Java字節碼提供了運行時環境和規范。不同的廠商提供此規范的不同實現。例如，此Wiki頁面列出了其它JVM實現。
最受歡迎的JVM虛擬機是Oracle公司提供的Hostspot虛擬機，（前身是Sun Microsystems，Inc.）。
JVM虛擬機使用許多先進技術，結合了最新的內存模型，垃圾收集器和自適應優化器，為Java應用程序提供了最佳性能。
JVM虛擬機有兩種不同的模式,client模式和server模式。盡管server和client相似，但server進行了特殊調整，以最大程度地提高峰值運行速度。它用于長時間運行的服務器應用程序，它們需要盡可能快的運行速度，而不是快速啟動或較小的運行時內存占用量。開發人員可以通過指定-client或-server來選擇所需的模式。
JVM之所以稱為虛擬機，是因為它提供的API不依賴于底層操作系統和機器硬件體系結構。這種與硬件和操作系統的獨立性是Java程序一次寫入，隨處運行必要基礎。
JVM架構
類加載器
類加載器是用于加載類文件到JVM中。主要分為以下三步 加載，鏈接和初始化。
- 加載
- 為了加載類，
JVM有3種類加載器。Bootstrap,extension和應用程序類加載器。 - 加載類文件時，
JVM會找到這個類的所有依賴項。 - 首先類加載會判斷當前類加載器是否存在父類，如果存在則交給父加載器加載。
-
Bootstrap為根類加載器，Bootstrap加載器嘗試查找該類。它掃描JRElib文件夾中的rt.jar。 - 如果找不到類，那么
extension加載器將在jre \ lib \ ext包中搜索類文件。 - 如果還找不到類，則應用程序類加載器將在系統的
CLASSPATH環境變量中搜索所有Jar文件和類 - 任何類加載程序找到了類，則由該類加載器加載類；否則拋出
ClassNotFoundException。
- 鏈接 : 類加載器加載類后，將執行鏈接。字節碼驗證程序將驗證生成的字節碼是否正確，如果驗證失敗，我們將收到驗證錯誤。它還會對類中的靜態變量和方法執行內存分配。
- 初始化 : 這是類加載的最后階段，此處將為所有靜態變量分配原始值，并執行靜態塊。
JVM內存區域
JVM中的內存區域分為多個部分，以存儲應用程序數據的特定部分。
- 方法區：存儲類結構，例如類的基本信息，常量運行時池和方法代碼。
- 堆：存儲在應用程序執行期間創建的所有對象。
- 棧：存儲局部變量和中間結果。所有這些變量對于創建它們的線程都是私有的。每個線程都有自己的
JVM棧，并在創建線程時同時創建。因此，所有此類局部變量都稱為線程局部變量。 - PC寄存器：存儲當前正在執行的語句的物理內存地址。在Java中，每個線程都有其單獨的PC寄存器。
- 本地方法區：許多底層代碼都是用C和C ++等語言編寫的。本地方法棧保存本機代碼的指令。
JVM執行引擎
分配給JVM的所有代碼均由執行引擎執行。執行引擎讀取字節碼并一一執行。它使用兩個內置的解釋器和JIT編譯器將字節碼轉換為機器碼并執行。
使用JVM，解釋器和編譯器均會生成本機代碼。不同之處在于它們如何生成本機代碼，其優化程度以及優化成本。
解釋器
JVM解釋器通過查找預定義的JVM指令到機器指令的映射，幾乎將每個字節碼指令轉換為相應的本機指令。它直接執行字節碼，不執行任何優化。
JIT編譯器
為了提高性能，JIT編譯器在運行時與JVM交互，并將適當的字節碼序列編譯為本地機器代碼。通常，JIT編譯器采用一段代碼（和解釋器一次一條語句不一樣），優化代碼，然后將其轉換為優化的機器代碼。
默認情況下，JIT編譯器處于啟用狀態。您可以禁用JIT編譯器，在這種情況下，解釋器將要解釋整個Java程序。除了診斷或解決JIT編譯問題外，不建議禁用JIT編譯器。
什么是JRE
Java運行時環境（JRE）是一個軟件包，它將庫（jar）和Java虛擬機以及其他組件捆綁在一起，以運行用Java編寫的應用程序。JRE只是JVM的一部分。
要執行Java應用程序，只需要在計算機中安裝JRE。 這是在計算機上執行Java應用程序都是最低要求。
JRE包含了以下組件–
- Java HotSpot客戶端虛擬機使用的DLL文件。
- Java HotSpot服務器虛擬機使用的DLL文件。
- Java運行時環境使用的代碼庫，屬性設置和資源文件。例如rt.jar和charsets.jar。
- Java擴展文件，例如localedata.jar。
- 包含用于安全管理的文件。這些文件包括安全策略（java.policy）和安全屬性（java.security）文件。
- 包含applet支持類的Jar文件。
- 包含供平臺使用的TrueType字體文件。
JRE可以作為JDK的一部分下載，也可以單獨下載。JRE與平臺有關。您可以根據您的計算機的類型（操作系統和體系結構）選擇要導入和安裝的JRE軟件包。
比如，你不能在32位計算機上安裝64位JRE。同樣，用于Windows的JRE發行版在Linux上將無法運行。反之亦然。
什么是JDK
JDK比JRE更加全面。JDK包含JRE擁有的所有部門以及用于開發，調試和監視Java應用程序的開發工具。當需要開發Java應用程序時，需要JDK。
JDK附帶的幾個重要組件如下：
- appletviewer –此工具可用于在沒有Web瀏覽器的情況下運行和調試Java applet
- apt –注釋處理工具
- extcheck –一種檢測JAR文件沖突的實用程序
- javadoc –文檔生成器，可從源代碼注釋自動生成文檔
- jar –存檔程序，它將相關的類庫打包到一個JAR文件中。該工具還有助于管理JAR文件
- jarsigner – jar簽名和驗證工具javap –類文件反匯編程序
- javaws – JNLP應用程序的Java Web Start啟動器
- JConsole – Java監視和管理控制臺
- jhat – Java堆分析工具
- jrunscript – Java命令行腳本外殼
- jstack –打印Java線程的Java堆棧跟蹤的實用程序
- keytool –用于操作密鑰庫的工具
- policytool –策略創建和管理工具
- xjc – XML綁定Java API（JAXB）API的一部分。它接受XML模式并生成Java類
與JRE一樣，JDK也依賴于平臺。因此，在為您的計算機下載JDK軟件包時請多加注意。
JDK，JRE和JVM之間的區別
基于以上討論，我們可以得出以下這三者之間的關系
JRE = JVM + libraries to run Java application.
JDK = JRE + tools to develop Java Application.
簡而言之，如果你是編寫代碼的Java應用程序開發人員，則需要在計算機中安裝JDK。但是，如果只想運行用Java內置的應用程序，則只需要在計算機上安裝JRE。
JDK，JRE和JVM相關的面試問題
如果你理解我們在這篇文章中討論的內容，那么面對任何面試問題都不難。不過，還是要準備好回答如下問題：
什么是JVM架構
上面已經詳細解釋過了。
Java有幾種類型的類加載器
Bootstrap, extension、應用程序類加載器和自定義類加載器。
類加載器是如何在Java中工作的？
類加載器會在其預定義位置掃描jar文件和類。他們掃描路徑中的所有那些類文件，并查找所需的類。如果找到它們，則加載，鏈接并初始化類文件。
jre和jvm的區別？
JVM是用于運行Java應用程序的運行時環境的規范。Hotspot JVM是規范的這樣一種實現。它加載類文件，并使用解釋器和JIT編譯器將字節碼轉換為機器代碼并執行。
解釋器和jit編譯器的區別？
解釋器逐行解釋字節碼并順序執行。這會導致性能下降。JIT編譯器通過分析塊中的代碼來為該過程添加優化，然后準備更多優化的機器代碼。
JDK 和 JRE下載
- JDK:https://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/index.html
- JRE https://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/server-jre8-downloads-2133154.html
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