❶ 什么是 java 虚拟机
您好，提问者：
Java虚拟机简称JVM，它的作用如下：
1、其实Java不可跨平台，真正实现跨平台的是JVM虚拟机。
2、JVM其实就是一个编译java、运行class的一个跟操作系统的一个软件。
3、JVM的作用只针对于Java，而系统中的东西与它无关。
4、其实说白了就是一个软件，就像VMware一样。
Java虚拟机
一、什么是Java虚拟机
Java虚拟机是一个想象中的机器,在实际的计算机上通过软件模拟来实现。Java虚拟机有自己想象中的硬件,如处理器、堆栈、寄存器等,还具有相应的指令系统。
为什么要使用Java虚拟机
Java语言的一个非常重要的特点就是与平台的无关性。而使用Java虚拟机是实现这一特点的关键。一般的高级语言如果要在不同的平台上运行,至少需要编译成不同的目标代码。而引入Java语言虚拟机后,Java语言在不同平台上运行时不需要重新编译。Java语言使用模式Java虚拟机屏蔽了与具体平台相关的信息,使得Java语言编译程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码(字节码),就可以在多种平台上不加修改地运行。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。
2.谁需要了解Java虚拟机
Java虚拟机是Java语言底层实现的基础,对Java语言感兴趣的人都应对Java虚拟机有个大概的了解。这有助于理解Java语言的一些性质,也有助于使用Java语言。对于要在特定平台上实现Java虚拟机的软件人员,Java语言的编译器作者以及要用硬件芯片实现Java虚拟机的人来说,则必须深刻理解Java虚拟机的规范。另外,如果你想扩展Java语言,或是把其它语言编译成Java语言的字节码,你也需要深入地了解Java虚拟机。
3.Java虚拟机支持的数据类型
Java虚拟机支持Java语言的基本数据类型如下:
byte://1字节有符号整数的补码
short://2字节有符号整数的补码
int://4字节有符号整数的补码
long://8字节有符号整数的补码
float://4字节IEEE754单精度浮点数
double://8字节IEEE754双精度浮点数
char://2字节无符号Unicode字符
几乎所有的Java类型检查都是在编译时完成的。上面列出的原始数据类型的数据在Java执行时不需要用硬件标记。操作这些原始数据类型数据的字节码(指令)本身就已经指出了操作数的数据类型,例如iadd、ladd、fadd和dadd指令都是把两个数相加,其操作数类型别是int、long、float和double。虚拟机没有给boolean(布尔)类型设置单独的指令。boolean型的数据是由integer指令,包括integer返回来处理的。boolean型的数组则是用byte数组来处理的。虚拟机使用IEEE754格式的浮点数。不支持IEEE格式的较旧的计算机,在运行Java数值计算程序时,可能会非常慢。
虚拟机支持的其它数据类型包括:
object//对一个Javaobject(对象)的4字节引用
returnAddress//4字节,用于jsr/ret/jsr-w/ret-w指令
注:Java数组被当作object处理。
虚拟机的规范对于object内部的结构没有任何特殊的要求。在Sun公司的实现中,对object的引用是一个句柄,其中包含一对指针:一个指针指向该object的方法表,另一个指向该object的数据。用Java虚拟机的字节码表示的程序应该遵守类型规定。Java虚拟机的实现应拒绝执行违反了类型规定的字节码程序。Java虚拟机由于字节码定义的限制似乎只能运行于32位地址空间的机器上。但是可以创建一个Java虚拟机,它自动地把字节码转换成64位的形式。从Java虚拟机支持的数据类型可以看出,Java对数据类型的内部格式进行了严格规定,这样使得各种Java虚拟机的实现对数据的解释是相同的,从而保证了Java的与平台无关性和可
移植性。
二、Java虚拟机体系结构
Java虚拟机由五个部分组成:一组指令集、一组寄存器、一个栈、一个无用单元收集堆(Garbage-collected-heap)、一个方法区域。这五部分是Java虚拟机的逻辑成份,不依赖任何实现技术或组织方式,但它们的功能必须在真实机器上以某种方式实现。
Java指令集
Java虚拟机支持大约248个字节码。每个字节码执行一种基本的CPU运算,例如,把一个整数加到寄存器,子程序转移等。Java指令集相当于Java程序的汇编语言。
Java指令集中的指令包含一个单字节的操作符,用于指定要执行的操作,还有0个或多个操作数,提供操作所需的参数或数据。许多指令没有操作数,仅由一个单字节的操作符构成。
虚拟机的内层循环的执行过程如下:
do{
取一个操作符字节;
根据操作符的值执行一个动作;
}while(程序未结束)
由于指令系统的简单性,使得虚拟机执行的过程十分简单,从而有利于提高执行的效率。指令中操作数的数量和大小是由操作符决定的。如果操作数比一个字节大,那么它存储的顺序是高位字节优先。例如,一个16位的参数存放时占用两个字节,其值为:
第一个字节*256+第二个字节字节码指令流一般只是字节对齐的。指令tabltch和lookup是例外,在这两条指令内部要求强制的4字节边界对齐。
2.寄存器
Java虚拟机的寄存器用于保存机器的运行状态,与微处理器中的某些专用寄存器类似。
Java虚拟机的寄存器有四种:
pc:Java程序计数器。
optop:指向操作数栈顶端的指针。
frame:指向当前执行方法的执行环境的指针。
vars:指向当前执行方法的局部变量区第一个变量的指针。
Java虚拟机
Java虚拟机是栈式的,它不定义或使用寄存器来传递或接受参数,其目的是为了保证指令集的简洁性和实现时的高效性(特别是对于寄存器数目不多的处理器)。
所有寄存器都是32位的。
3.栈
Java虚拟机的栈有三个区域:局部变量区、运行环境区、操作数区。
(1)局部变量区 每个Java方法使用一个固定大小的局部变量集。它们按照与vars寄存器的字偏移量来寻址。局部变量都是32位的。长整数和双精度浮点数占据了两个局部变量的空间,却按照第一个局部变量的索引来寻址。(例如,一个具有索引n的局部变量,如果是一个双精度浮点数,那么它实际占据了索引n和n+1所代表的存储空间。)虚拟机规范并不要求在局部变量中的64位的值是64位对齐的。虚拟机提供了把局部变量中的值装载到操作数栈的指令,也提供了把操作数栈中的值写入局部变量的指令。
(2)运行环境区 在运行环境中包含的信息用于动态链接,正常的方法返回以及异常传播。
·动态链接
运行环境包括对指向当前类和当前方法的解释器符号表的指针,用于支持方法代码的动态链接。方法的class文件代码在引用要调用的方法和要访问的变量时使用符号。动态链接把符号形式的方法调用翻译成实际方法调用,装载必要的类以解释还没有定义的符号,并把变量访问翻译成与这些变量运行时的存储结构相应的偏移地址。动态链接方法和变量使得方法中使用的其它类的变化不会影响到本程序的代码。
·正常的方法返回
如果当前方法正常地结束了,在执行了一条具有正确类型的返回指令时,调用的方法会得到一个返回值。执行环境在正常返回的情况下用于恢复调用者的寄存器,并把调用者的程序计数器增加一个恰当的数值,以跳过已执行过的方法调用指令,然后在调用者的执行环境中继续执行下去。
·异常和错误传播
异常情况在Java中被称作Error(错误)或Exception(异常),是Throwable类的子类,在程序中的原因是:①动态链接错,如无法找到所需的class文件。②运行时错,如对一个空指针的引用
·程序使用了throw语句。
当异常发生时,Java虚拟机采取如下措施:
·检查与当前方法相联系的catch子句表。每个catch子句包含其有效指令范围,能够处理的异常类型,以及处理异常的代码块地址。
·与异常相匹配的catch子句应该符合下面的条件:造成异常的指令在其指令范围之内,发生的异常类型是其能处理的异常类型的子类型。如果找到了匹配的catch子句,那么系统转移到指定的异常处理块处执行;如果没有找到异常处理块,重复寻找匹配的catch子句的过程,直到当前方法的所有嵌套的catch子句都被检查过。
·由于虚拟机从第一个匹配的catch子句处继续执行,所以catch子句表中的顺序是很重要的。因为Java代码是结构化的,因此总可以把某个方法的所有的异常处理器都按序排列到一个表中,对任意可能的程序计数器的值,都可以用线性的顺序找到合适的异常处理块,以处理在该程序计数器值下发生的异常情况。
·如果找不到匹配的catch子句,那么当前方法得到一个"未截获异常"的结果并返回到当前方法的调用者,好像异常刚刚在其调用者中发生一样。如果在调用者中仍然没有找到相应的异常处理块,那么这种错误传播将被继续下去。如果错误被传播到最顶层,那么系统将调用一个缺省的异常处理块。
(3)操作数栈区 机器指令只从操作数栈中取操作数,对它们进行操作,并把结果返回到栈中。选择栈结构的原因是:在只有少量寄存器或非通用寄存器的机器(如Intel486)上,也能够高效地模拟虚拟机的行为。操作数栈是32位的。它用于给方法传递参数,并从方法接收结果,也用于支持操作的参数,并保存操作的结果。例如,iadd指令将两个整数相加。相加的两个整数应该是操作数栈顶的两个字。这两个字是由先前的指令压进堆栈的。这两个整数将从堆栈弹出、相加,并把结果压回到操作数栈中。
每个原始数据类型都有专门的指令对它们进行必须的操作。每个操作数在栈中需要一个存储位置,除了long和double型,它们需要两个位置。操作数只能被适用于其类型的操作符所操作。例如,压入两个int类型的数,如果把它们当作是一个long类型的数则是非法的。在Sun的虚拟机实现中,这个限制由字节码验证器强制实行。但是,有少数操作(操作符pe和swap),用于对运行时数据区进行操作时是不考虑类型的。
4.无用单元收集堆
Java的堆是一个运行时数据区,类的实例(对象)从中分配空间。Java语言具有无用单元收集能力:它不给程序员显式释放对象的能力。Java不规定具体使用的无用单元收集算法,可以根据系统的需求使用各种各样的算法。
5.方法区
方法区与传统语言中的编译后代码或是Unix进程中的正文段类似。它保存方法代码(编译后的java代码)和符号表。在当前的Java实现中,方法代码不包括在无用单元收集堆中,但计划在将来的版本中实现。每个类文件包含了一个Java类或一个Java界面的编译后的代码。可以说类文件是Java语言的执行代码文件。为了保证类文件的平台无关性,Java虚拟机规范中对类文件的格式也作了详细的说明。其具体细节请参考Sun公司的Java虚拟机规范。
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4.镞犵敤鍗曞厓鏀堕泦鍫
Java镄勫爢鏄涓涓杩愯屾椂鏁版嵁鍖,绫荤殑瀹炰緥(瀵硅薄)浠庝腑鍒嗛厤绌洪棿銆侸ava璇瑷鍏锋湁镞犵敤鍗曞厓鏀堕泦鑳藉姏:瀹冧笉缁欑▼搴忓憳鏄惧纺閲婃斁瀵硅薄镄勮兘锷涖侸ava涓嶈勫畾鍏蜂綋浣跨敤镄勬棤鐢ㄥ崟鍏冩敹闆嗙畻娉,鍙浠ユ牴鎹绯荤粺镄勯渶姹备娇鐢ㄥ悇绉嶅悇镙风殑绠楁硶銆
5.鏂规硶鍖
鏂规硶鍖轰笌浼犵粺璇瑷涓镄勭紪璇戝悗浠ｇ爜鎴栨槸Unix杩涚▼涓镄勬ｆ枃娈电被浼笺傚畠淇濆瓨鏂规硶浠ｇ爜(缂栬疟钖庣殑java浠ｇ爜)鍜岀﹀彿琛ㄣ傚湪褰揿墠镄凧ava瀹炵幇涓,鏂规硶浠ｇ爜涓嶅寘𨰾鍦ㄦ棤鐢ㄥ崟鍏冩敹闆嗗爢涓,浣呜″垝鍦ㄥ皢𨱒ョ殑鐗堟湰涓瀹炵幇銆傛疮涓绫绘枃浠跺寘钖浜嗕竴涓狫ava绫绘垨涓涓狫ava鐣岄溃镄勭紪璇戝悗镄勪唬镰併傚彲浠ヨ寸被鏂囦欢鏄疛ava璇瑷镄勬墽琛屼唬镰佹枃浠躲备负浜嗕缭璇佺被鏂囦欢镄勫钩鍙版棤鍏虫,Java铏氭嫙链鸿勮寖涓瀵圭被鏂囦欢镄勬牸寮忎篃浣滀简璇︾粏镄勮存槑銆傚叾鍏蜂綋缁呜妭璇峰弬钥侨un鍏鍙哥殑Java铏氭嫙链鸿勮寖銆
❸ 如何用maven将java8写的代码编译为java6平台的
在一般的Java应用开发过程中，开发人员使用Java的方式比较简单。打开惯用的IDE，编写Java源代码，再利用IDE提供的功能直接运行Java 程序就可以了。这种开发模式背后的过程是：开发人员编写的是Java源代码文件（.java），IDE会负责调用Java的编译器把Java源代码编译成平台无关的字节代码（byte code），以类文件的形式保存在磁盘上（.class）。Java虚拟机（JVM）会负责把Java字节代码加载并执行。Java通过这种方式来实现其“编写一次，到处运行（Write once, run anywhere）” 的目标。Java类文件中包含的字节代码可以被不同平台上的JVM所使用。Java字节代码不仅可以以文件形式存在于磁盘上，也可以通过网络方式来下载，还可以只存在于内存中。JVM中的类加载器会负责从包含字节代码的字节数组（byte[]）中定义出Java类。在某些情况下，可能会需要动态的生成 Java字节代码，或是对已有的Java字节代码进行修改。这个时候就需要用到本文中将要介绍的相关技术。首先介绍一下如何动态编译Java源文件。
动态编译Java源文件
在一般情况下，开发人员都是在程序运行之前就编写完成了全部的Java源代码并且成功编译。对有些应用来说，Java源代码的内容在运行时刻才能确定。这个时候就需要动态编译源代码来生成Java字节代码，再由JVM来加载执行。典型的场景是很多算法竞赛的在线评测系统（如PKU JudgeOnline），允许用户上传Java代码，由系统在后台编译、运行并进行判定。在动态编译Java源文件时，使用的做法是直接在程序中调用Java编译器。
JSR 199引入了Java编译器API。如果使用JDK 6的话，可以通过此API来动态编译Java代码。比如下面的代码用来动态编译最简单的Hello World类。该Java类的代码是保存在一个字符串中的。
01 public class CompilerTest {
02 public static void main(String[] args) throws Exception {
03 String source = "public class Main { public static void main(String[] args) {System.out.println(\"Hello World!\");} }";
04 JavaCompiler compiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
05 StandardJavaFileManager fileManager = compiler.getStandardFileManager(null, null, null);
06 StringSourceJavaObject sourceObject = newCompilerTest.StringSourceJavaObject("Main", source);
07 Iterable< extends JavaFileObject> fileObjects = Arrays.asList(sourceObject);
08 CompilationTask task = compiler.getTask(null, fileManager, null,null, null, fileObjects);
09 boolean result = task.call();
10 if (result) {
11 System.out.println("编译成功。");
12 }
13 }
14
15 static class StringSourceJavaObject extends SimpleJavaFileObject {
16
17 private String content = null;
18 public StringSourceJavaObject(String name, String content) ??throwsURISyntaxException {
19 super(URI.create("string:///" + name.replace('.','/') + Kind.SOURCE.extension), Kind.SOURCE);
20 this.content = content;
21 }
22
23 public CharSequence getCharContent(boolean ignoreEncodingErrors) ??throws IOException {
24 return content;
25 }
26 }
27 }
如果不能使用JDK 6提供的Java编译器API的话，可以使用JDK中的工具类com.sun.tools.javac.Main，不过该工具类只能编译存放在磁盘上的文件，类似于直接使用javac命令。
另外一个可用的工具是Eclipse JDT Core提供的编译器。这是Eclipse Java开发环境使用的增量式Java编译器，支持运行和调试有错误的代码。该编译器也可以单独使用。Play框架在内部使用了JDT的编译器来动态编译Java源代码。在开发模式下，Play框架会定期扫描项目中的Java源代码文件，一旦发现有修改，会自动编译 Java源代码。因此在修改代码之后，刷新页面就可以看到变化。使用这些动态编译的方式的时候，需要确保JDK中的tools.jar在应用的 CLASSPATH中。
下面介绍一个例子，是关于如何在Java里面做四则运算，比如求出来(3+4)*7-10的值。一般的做法是分析输入的运算表达式，自己来模拟计算过程。考虑到括号的存在和运算符的优先级等问题，这样的计算过程会比较复杂，而且容易出错。另外一种做法是可以用JSR 223引入的脚本语言支持，直接把输入的表达式当做JavaScript或是JavaFX脚本来执行，得到结果。下面的代码使用的做法是动态生成Java源代码并编译，接着加载Java类来执行并获取结果。这种做法完全使用Java来实现。
01 private static double calculate(String expr) throws CalculationException {
02 String className = "CalculatorMain";
03 String methodName = "calculate";
04 String source = "public class " + className
05 + " { public static double " + methodName + "() { return " + expr +"; } }";
06 //省略动态编译Java源代码的相关代码，参见上一节
07 boolean result = task.call();
08 if (result) {
09 ClassLoader loader = Calculator.class.getClassLoader();
10 try {
11 Class<?> clazz = loader.loadClass(className);
12 Method method = clazz.getMethod(methodName, new Class<?>[] {});
13 Object value = method.invoke(null, new Object[] {});
14 return (Double) value;
15 } catch (Exception e) {
16 throw new CalculationException("内部错误。");
17 }
18 } else {
19 throw new CalculationException("错误的表达式。");
20 }
21 }
上面的代码给出了使用动态生成的Java字节代码的基本模式，即通过类加载器来加载字节代码，创建Java类的对象的实例，再通过Java反射API来调用对象中的方法。
Java字节代码增强
Java 字节代码增强指的是在Java字节代码生成之后，对其进行修改，增强其功能。这种做法相当于对应用程序的二进制文件进行修改。在很多Java框架中都可以见到这种实现方式。Java字节代码增强通常与Java源文件中的注解（annotation）一块使用。注解在Java源代码中声明了需要增强的行为及相关的元数据，由框架在运行时刻完成对字节代码的增强。Java字节代码增强应用的场景比较多，一般都集中在减少冗余代码和对开发人员屏蔽底层的实现细节上。用过JavaBeans的人可能对其中那些必须添加的getter/setter方法感到很繁琐，并且难以维护。而通过字节代码增强，开发人员只需要声明Bean中的属性即可，getter/setter方法可以通过修改字节代码来自动添加。用过JPA的人，在调试程序的时候，会发现实体类中被添加了一些额外的 域和方法。这些域和方法是在运行时刻由JPA的实现动态添加的。字节代码增强在面向方面编程（AOP）的一些实现中也有使用。
❹ 求解 java动态编译找不到类，往各位大虾指导
参照网上其他童鞋的例子与介绍，修改了一下：
import java.io.IOException;
import java.lang.reflect.Method;
import java.net.URI;
import java.net.URISyntaxException;
import java.util.Arrays;
import javax.tools.JavaCompiler;
import javax.tools.JavaCompiler.CompilationTask;
import javax.tools.JavaFileObject;
import javax.tools.SimpleJavaFileObject;
import javax.tools.StandardJavaFileManager;
import javax.tools.ToolProvider;
/**
* 动态编译Java 源文件
*
* @author shenshouer
*
*/
public class CompilerTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
String source = "public class Main { " + "public static void main(String[]args) {"
+ "System.out.println(\"Hello World!\");" + "} " + "}";
JavaCompiler compiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
StandardJavaFileManager fileManager = compiler.getStandardFileManager(null, null, null);
StringSourceJavaObject sourceObject = new CompilerTest.StringSourceJavaObject("Main",
source);
Iterable<? extends JavaFileObject> fileObjects = Arrays.asList(sourceObject);
// 获取编译类根路径，不然会报找不到类的错误
String path = Class.class.getClass().getResource("/").getPath();
Iterable< String> options = Arrays.asList("-d", path);
// 增加options参数
// CompilationTask task = compiler.getTask(null, fileManager, null, null, null, fileObjects);
CompilationTask task = compiler.getTask(null, fileManager, null, options, null, fileObjects);
boolean result = task.call();
if (result) {
System.out.println("编译成功。");
ClassLoader loader = CompilerTest.class.getClassLoader();
try {
Class<?> clazz = loader.loadClass("Main");
Method method = clazz.getMethod("main", String[].class);
// 修改调用参数，不然会报参数个数不对
// Object value = method.invoke(null, new Object[] {});
Object value = method.invoke(null, new Object[] {new String[]{}});
System.out.println(value);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
static class StringSourceJavaObject extends SimpleJavaFileObject {
private String content = null;
public StringSourceJavaObject(String name, String content) throws URISyntaxException {
super(URI.create("string:///" + name.replace('.', '/') + Kind.SOURCE.extension),
Kind.SOURCE);
this.content = content;
}
public CharSequence getCharContent(boolean ignoreEncodingErrors) throws IOException {
return content;
}
}
}
❺ java中，负责对字节代码解释执行的是
java中负责对字节代码解释执行的是虚拟机，虚拟机将得到的字节代码进行编码运行。
java程序，是先把java源程序通过javac命令编译成字节码文件，然后再用java命令解释执行。把字节码文件复制到其它计算机上，只要有java虚拟机就可以用java命令来执行。