三者关系
就这三者的关系而言,jvm是jre的子集,jre是jdk的子集,具体关系如下图:
Java的执行流程
对于一个Java程序,其执行流程大致如下:
- 开发人员使用JDK编写和编译Java源代码,生成Java字节码文件(.class文件)。
- 在目标计算机上,通过命令行或集成开发环境(IDE)运行Java程序。此时,JVM会加载并执行Java字节码(.class文件)。
- JVM执行Java程序,按照程序的逻辑执行各个方法和语句,调用JRE中的类库。
- 在程序执行期间,JVM负责内存管理、垃圾回收,处理异常以及映射到本地系统。
下面是这三者的概念的具体解释
JDK(Java 开发工具包):
- Java 编译器(javac):用于将 Java 源代码文件(.java 文件)编译成 Java 字节码文件(.class 文件)的工具。这是将源代码转换为可执行程序的关键步骤。
- Java 虚拟机(JVM):JDK 包含 Java 虚拟机,它负责在计算机上执行 Java 字节码。JVM 是 Java 应用程序的运行时引擎,它负责加载字节码并将其转换为机器代码。
- Java 核心类库:JDK 包括了 Java 编程语言的核心类库,这些库包含了许多常用的类和方法,用于各种任务,如字符串处理、集合操作、文件操作、输入输出等。
- 开发工具:JDK 提供了各种开发工具,包括调试器(jdb)、文档生成工具(javadoc)、性能分析器、反编译器等,这些工具帮助开发人员编写、测试和优化 Java 代码。
- 头文件和开发库:JDK 包含了头文件和开发库,这些文件用于开发本机方法和与 Java 本机接口(JNI)相关的功能。这允许 Java 代码与本机库进行交互,从而扩展 Java 的功能。
- 示例代码和演示:JDK 包括一些示例代码和演示,这些示例帮助开发人员学习如何使用不同的 Java 类和库。
- API 文档:JDK 包括完整的 Java API 文档,可以在本地或在线访问。这些文档提供了有关 Java 类、方法和包的详细信息,以及示例代码和用法说明。
- 其他工具和实用程序:JDK 还包含其他实用工具和实用程序,如键库管理工具(keytool)用于管理数字证书和密钥库,以及部署工具用于将应用程序部署到服务器上。
JRE(Java 运行时环境):
- Java 虚拟机(JVM):JVM 是 JRE 的核心组件,它负责执行 Java 字节码并管理 Java 程序的运行时环境。
- 核心类库(Core Libraries):JRE 包括了一系列的核心类库,这些类库包含了 Java 编程语言的基本功能和工具。一些重要的核心库包括:
java.lang
:提供了 Java 语言的基本类和异常处理机制。java.util
:包含各种实用工具类,例如集合框架(如 ArrayList、HashMap)和日期时间处理类。java.io
:用于输入和输出操作的类库,包括文件操作和流处理。java.net
:用于网络通信的类库,支持创建网络连接和数据传输。
- AWT 和 Swing(用户界面库):JRE 包括 Abstract Window Toolkit (AWT) 和 Swing,这些库用于创建图形用户界面(GUI)应用程序。它们提供了各种组件和工具,允许开发人员构建交互式的窗口应用程序。
- Java 核心包(Java API):JRE 还包括其他的 Java API,用于访问不同领域的功能和服务,如数据库访问(JDBC)、XML 处理(Java XML API)、安全性(Java Security API)等。
- Java 运行时支持:JRE 包括支持 Java 程序的运行时环境,包括内存管理、垃圾回收、线程管理等。这些组件保证了 Java 程序的稳定性和性能。
- 部分标准扩展(Optional Extensions):JRE 还可以包括一些可选的扩展,这些扩展提供了额外的功能,如 Java Naming and Directory Interface (JNDI)、Java Authentication and Authorization Service (JAAS) 等。这些扩展通常不是所有 JRE 实现的一部分,而是根据需要进行安装或配置。
JVM(Java 虚拟机):
- 类加载器(Class Loader):
- 类加载器负责加载类文件并将其转换为 JVM 内部的数据结构。JVM 支持多个类加载器,包括启动类加载器、扩展类加载器和应用程序类加载器,它们按照不同的类路径加载类文件。
- 运行时数据区域(Runtime Data Areas):
- JVM 包括多个运行时数据区域,用于存储程序执行期间所需的数据和信息。这些数据区域包括:
- 方法区(Method Area):用于存储类的结构信息、静态变量、常量池等。
- 堆(Heap):用于存储对象实例,包括由程序员创建的对象和Java虚拟机创建的对象(例如字符串池和类的实例)。
- 虚拟机栈(Java Virtual Machine Stack):每个线程都有一个虚拟机栈,用于存储方法的局部变量和部分计算结果,以及用于方法调用和返回的操作。
- 本地方法栈(Native Method Stack):类似于虚拟机栈,但用于本地方法(通过JNI接口调用的方法)的执行。
- 程序计数器(Program Counter):用于指示当前线程正在执行的指令地址。
- 执行引擎(Execution Engine):
- 执行引擎负责执行 Java 字节码。它包括解释器和即时编译器(JIT 编译器),可以将字节码转化为本地机器代码以提高执行速度。
- 本地接口(Native Interface):
- JVM 提供了本地接口,允许 Java 程序与本地代码(如C/C++)进行交互。这通过 Java Native Interface(JNI)来实现。
- 本地方法库(Native Method Libraries):
- JVM 包括一组本地方法库,这些库包含了 Java 标准库中的一些方法的本地实现,以及其他与底层操作系统和硬件相关的功能。
- 安全性和内存管理(Security and Memory Management):
- JVM 负责内存管理,包括自动内存回收(垃圾回收)以释放不再使用的对象。它还实施了许多安全性功能,如类加载器安全性、访问控制和沙箱安全性。
- 多线程支持(Multithreading Support):
- JVM 允许 Java 程序创建和管理多个线程,以便并发执行代码。
- 垃圾回收器(Garbage Collector):
- 垃圾回收器是 JVM 的一部分,负责识别和回收不再被引用的对象,以释放内存空间。