JVM常见面试题(一):JVM是什么、由哪些部分组成、运行流程是什么,JDK、JRE、JVM的联系与区别

简介: JVM常见面试题(一):JVM是什么、由哪些部分组成、运行流程是什么,JDK、JRE、JVM的联系与区别

文章目录

1 JVM是什么(概念)

2 JVM由哪些部分组成,运行流程是什么(组成)

3 JDK、JRE、JVM 关系

  • 3.1 JDK
  • 3.2 JRE
  • 3.3 JVM
  • 3.4 JDK、JRE、JVM三者的联系与区别

4 学习什么(重点)

1 JVM是什么(概念)

JVM(Java Virtual Machine,即java虚拟机),java程序的运行环境(java二进制字节码的运行环境)。

JVM是一种用于计算设备的规范,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。针对java用户,也就是拥有可运行的.class文件包(jar或者war)的用户。里面主要包含了jvm和java运行时基本类库(rt.jar)。rt.jar可以简单粗暴地理解为:它就是java源码编译成的jar包。Java虚拟机在执行字节码时,把字节码解释成具体平台上的机器指令执行。这就是Java能够“一次编译,到处运行”的原因

JVM是Java跨平台的关键,因为它屏蔽了不同操作系统之间的差异,可以让相同的Java程序在不同的操作系统上运行出相同的结果

好处:

  • 一次编写,到处运行
  • 自动内存管理,垃圾回收机制

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2 JVM由哪些部分组成,运行流程是什么(组成)

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  • JVM由哪些部分组成:类加载子系统,运行数据区(方法区、堆、程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈),执行引擎(解释器、即使编辑器、垃圾回收)、本地库接口

  • JVM包含两个子系统和两个组件,两个子系统为Class loader(类装载器)、Execution engine(执行引擎);两个组件为Runtime data area(运行时数据区)、Native Interface(本地库接口)

    • Class loader(类加载器):根据给定的全限定名类名(如:java.lang.Object)来装载class文件到运行时数据区中的方法区;

    • Execution engine(执行引擎):执行引擎也叫解释器,负责解释命令,交由操作系统执行;

    • Native Interface(本地接口):与native libraries交互,是其它编程语言交互的接口。

    • Runtime data area(运行时数据区域):这就是我们常说的JVM的内存,我们所有写的程序都被加载到这里,之后才开始运行。由五部分组成,Method Area/MateSpace 方法区/元空间、Heap 堆、PC Register 程序计数器、JVM Stacks 虚拟机栈、Nativa Method Stacks 本地方法栈

  • 运行流程、作用 :首先通过编译器把 Java 代码转换成字节码,类加载器(ClassLoader)再把字节码加载到内存中,将其放在运行时数据区(Runtime data area)的方法区内;而字节码文件只是 JVM 的一套指令集规范,并不能直接交给底层操作系统去执行,因此需要特定的命令解析器执行引擎(Execution Engine),将字节码翻译成底层系统指令,再交由 CPU 去执行,而这个过程中需要调用其他语言的本地库接口(Native Interface)来实现整个程序的功能。

  • GC垃圾回收主要针对 运行数据区中的堆空间。

    3 JDK、JRE、JVM 关系

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JDK包含了JRE,JRE包含了JVM。

如果只想运行Java程序,只需安装JRE即可(少数情况例外);如果想要开发Java程序,则需要安装JDK。

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JDK是 Java 语言的软件开发工具包(SDK)。在JDK的安装目录下有一个jre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合起来就称为jre。

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3.1 JDK

JDK(Java Development Kit,Java开发工具包) 是整个JAVA的核心,包括了JRE(Java运行环境 Java Runtime Envirnment),一堆Java工具(javac编译器/java/jdb等)和Java基础的类库(即Java API 包括rt.jar)。它能够创建和编译Java程序

JDK是java开发工具包,基本上每个学java的人都会先在机器 上装一个JDK,那他都包含哪几部分呢?在目录下面有 六个文件夹、一个src类库源码压缩包、和其他几个声明文件。其中,真正在运行java时起作用的 是以下四个文件夹:bin、include、lib、 jre。有这样一个关系,JDK包含JRE,而JRE包 含JVM。

bin:最主要的是编译器(javac.exe)
include:java和JVM交互用的头文件
lib:类库
jre:java运行环境

(注意:这里的bin、lib文件夹和jre里的bin、lib是不同的)

总的来说 JDK是用于java程序的开发,而jre则是只能运行class而没有编译的功能

3.2 JRE

JRE(Java Runtime Environment,Java运行时环境),是运行Java已编译程序所必需的软件环境,包含JVM标准实现及Java核心类库。JRE是Java运行环境、提供给只想运行Java程序的用户使用,不能用于创建新的程序、即不能将Java源代码编译成字节码文件,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)。

JRE是指java运行环境。光有JVM还不能完成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。(jre里有运行.class的java.exe)

JRE( Java Runtime Environment )是运行 Java 程序必不可少的(除非用其他一些编译环境编译成.exe可执行文件……),JRE的地位就象一台PC机一样,我们写好的Win64应用程序需要操作系统帮我们运行,同样的 我们编写的Java程序也必须要JRE才能运行

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3.3 JVM

JVM(Java Virtual Machine,即java虚拟机),java运行时的环境,JVM是一种用于计算设备的规范,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。针对java用户,也就是拥有可运行的.class文件包(jar或者war)的用户。里面主要包含了jvm和java运行时基本类库(rt.jar)。rt.jar可以简单粗暴地理解为:它就是java源码编译成的jar包。Java虚拟机在执行字节码时,把字节码解释成具体平台上的机器指令执行。这就是Java的能够“一次编译,到处运行”的原因

JVM是Java跨平台的关键,因为它屏蔽了不同操作系统之间的差异,可以让相同的Java程序在不同的操作系统上运行出相同的结果

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3.4 JDK、JRE、JVM三者的联系与区别

1)三者联系:

JVM不能单独搞定class的执行,解释class的时候JVM需要调用解释所需要的类库lib。在JDK下面的的jre目录里面有两个文件夹bin和lib,在这里可以认为bin里面的就是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。JVM+Lib=JRE。总体来说就是,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。

2)三者区别:

a.JDK和JRE区别:在bin文件夹下会发现,JDK有javac.exe而JRE里面没有,javac指令是用来将java文件编译成class文件的,这是开发者需要的,而用户(只需要运行的人)是不需要的。JDK还有jar.exe、javadoc.exe等等用于开发的可执行指令文件。这也证实了一个是开发环境,一个是运行环境

b.JRE和JVM区别:JVM并不代表就可以执行class了,JVM执行.class还需要JRE下的lib类库的支持,尤其是rt.jar。JVM+Lib=JRE。

4 学习什么(重点)

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参考 黑马程序员相关视频与笔记、浅谈JDK、JRE、JVM区别与联系

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