淺談 JVM 1：一次編寫，到處運(yùn)行
不同于 C、C++ 無(wú)需運(yùn)行時(shí)可直接編譯為機(jī)器碼運(yùn)行，Java 程序需要運(yùn)行在 JRE 之上。而正因如此，Java 擁有了 C、C++ 所不具有的可移植性。而在 JRE 之中，JVM 又是一個(gè)重要的組成。
之所以要大費(fèi)周章地編寫 Linux、macOS、Windows 平臺(tái)的 JVM，其中之一便是因?yàn)?Java “一次編寫，到處運(yùn)行” 的設(shè)計(jì)理念。
打開(kāi)?Java 官網(wǎng)[1]?可以看到以下內(nèi)容：
Java SE 的每個(gè)版本都包含兩部分：
?Java 語(yǔ)言規(guī)范；?虛擬機(jī)規(guī)范。
我們?cè)俳Y(jié)合 Java、JRuby 等語(yǔ)言的編譯執(zhí)行過(guò)程來(lái)看，如下圖：
可以看到?Java 官方之所以要將 Java 語(yǔ)言規(guī)范和虛擬機(jī)規(guī)范分別定義，就是為了讓多種語(yǔ)言如 Java、JRuby、Jython、Groovy 等都可以運(yùn)行在 JVM 之上。Java 并不是 JVM 支持運(yùn)行的唯一語(yǔ)言。
2018 年推出的 GraalVM，更是有一統(tǒng)天下語(yǔ)言運(yùn)行時(shí)之趨勢(shì)?？梢詤⒁?jiàn)?GraalVM 官網(wǎng)[2]。
這其中的關(guān)鍵之一就是 class 文件。任何操作系統(tǒng)上編寫的 Java 等語(yǔ)言的代碼都可以編譯為 class 字節(jié)碼，然后將其交給不同平臺(tái)的 JVM 解析、加載、鏈接、編譯、執(zhí)行。
JVM 除了能夠執(zhí)行 class 文件，讓語(yǔ)言能夠一次編寫多處運(yùn)行之外。還有以下特性支持：
?內(nèi)存管理?垃圾回收?數(shù)組越界等安全保護(hù)機(jī)制
既然 JVM 執(zhí)行的是 class 字節(jié)碼，而非原生 Java 代碼。同時(shí)又有多種語(yǔ)言可以編譯為 class 字節(jié)碼，而不同語(yǔ)言的特性是不同的。比如 Java 字段類型一旦確定就不許變化，而 JavaScript 字段類型則更加靈活。這就意味著 class 字節(jié)碼和 JVM 層面必須對(duì)多種語(yǔ)言特性進(jìn)行支持，JVM 執(zhí)行層面各字段類型不完全等于 Java 代碼中的類型，JVM 執(zhí)行代碼的順序也不完全等于 Java 代碼中的順序。
要想了解 Java 代碼真正運(yùn)行期間發(fā)生了什么，我們需要了解 class 字節(jié)碼格式和 JVM 執(zhí)行流程。這兩者均在?JVM 規(guī)范[3]中有所定義。
我們?nèi)粘ｉ_(kāi)發(fā)中讓人頭疼的問(wèn)題，在對(duì)字節(jié)碼和 JVM 有一定了解后都會(huì)煙消云散。比如：
?if (flag)?和?if (flag == true)?在字節(jié)碼層面是否有區(qū)別？有何區(qū)別？?如下代碼在 try catch 不同代碼塊調(diào)用 return，函數(shù)最終返回返回值是什么？為什么會(huì)這樣？
// 此代碼參考《深入理解 Java 虛擬機(jī)》代碼清單 6-5public int inc() {int x;try {x = 1;return x;} catch (Exception e) {x = 2;return x;} finally {x = 3;}}
?對(duì)于重寫和重載方法，JVM 調(diào)用時(shí)如何定位到具體方法？?對(duì)于多態(tài)，JVM 又是如何實(shí)現(xiàn)？
關(guān)于字節(jié)碼解讀和 JVM 基本原理，我們有時(shí)間再繼續(xù)聊。
推薦資料
1.《深入理解 JVM 字節(jié)碼》 正如《重構(gòu)》一書(shū)是代碼重構(gòu)領(lǐng)域的圣經(jīng)，此書(shū)也是國(guó)內(nèi)理解 JVM 的必讀之書(shū)。2.Java 語(yǔ)言和虛擬機(jī)規(guī)范官網(wǎng)[4]
References
[1]?Java 官網(wǎng):?https://docs.oracle.com/javase/specs/index.html[2]?GraalVM 官網(wǎng):?https://www.graalvm.org/[3]?JVM 規(guī)范:?https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se17/html/index.html[4]?Java 語(yǔ)言和虛擬機(jī)規(guī)范官網(wǎng):?https://docs.oracle.com/javase/specs/index.html