了解任何一門語言的精髓都是先俯覽其全貌，從宏觀的視角把握全局，然后再深入每個(gè)知識(shí)點(diǎn)逐個(gè)擊破，這樣就可以深入而快速的掌握一項(xiàng)技能。同樣學(xué)習(xí) Java 也是如此，本節(jié)就讓我們先從整體來看一下 Java 中的精髓。

Java 介紹

Java 誕生于 1991 年，Java 的前身叫做 Oak（橡樹），但在注冊商標(biāo)的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)這個(gè)名字已經(jīng)被人注冊了，后來團(tuán)隊(duì)的人就在咖啡館討論這件事該怎么辦，有人靈機(jī)一動(dòng)說叫 Java 如何，因?yàn)楫?dāng)時(shí)他們正在喝著一款叫做 Java 的咖啡。就這樣，這個(gè)后來家喻戶曉的名字，竟以這種“隨意”的方式誕生了，并一直沿用至今。

Java 發(fā)展歷程：

• 1990，Sun 成立了“Green Team”項(xiàng)目小組
• 1991，Java 語言前身 Oak（橡樹）誕生
• 1995，Oak 語言更名為 Java
• 1996，Java 1.0 發(fā)布
• 1997，Java 1.1 發(fā)布
• 1998，Java 1.2 發(fā)布
• 2000，Java 1.3 發(fā)布
• 2000，Java 1.4 發(fā)布
• 2004，Java 5 發(fā)布
• 2006，Java 6 發(fā)布
• 2011，Java 7 發(fā)布
• 2014，Java 8 發(fā)布
• 2017，Java 9（非長期支持版）發(fā)布
• 2018.03，Java 10（非長期支持版） 發(fā)布
• 2018.09，Java 11（長期支持版）發(fā)布
• 2019.03, Java 12（非長期支持版） 發(fā)布

注：長期支持版指的是官方發(fā)布版本后的一段時(shí)間內(nèi)，通常以“年”為計(jì)數(shù)單位，會(huì)對此版本進(jìn)行持續(xù)維護(hù)和升級。

版本發(fā)布時(shí)間 Java 10 之后，官方表示每半年推出一個(gè)大版本，長期支持版本（LTS）每三年發(fā)布一次。

Java 和 JDK 的關(guān)系

JDK（Java Development Kit）Java 開發(fā)工具包，它包括：編譯器、Java 運(yùn)行環(huán)境（JRE，Java Runtime Environment）、JVM（Java 虛擬機(jī)）監(jiān)控和診斷工具等，而 Java 則表示一種開發(fā)語言。

Java 程序是怎么執(zhí)行的？

我們?nèi)粘５墓ぷ髦卸际褂瞄_發(fā)工具（IntelliJ IDEA 或 Eclipse 等）可以很方便的調(diào)試程序，或者是通過打包工具把項(xiàng)目打包成 jar 包或者 war 包，放入 Tomcat 等 Web 容器中就可以正常運(yùn)行了，但你有沒有想過 Java 程序內(nèi)部是如何執(zhí)行的？

其實(shí)不論是在開發(fā)工具中運(yùn)行還是在 Tomcat 中運(yùn)行，Java 程序的執(zhí)行流程基本都是相同的，它的執(zhí)行流程如下：

先把 Java 代碼編譯成字節(jié)碼，也就是把 .java 類型的文件編譯成 .class 類型的文件。這個(gè)過程的大致執(zhí)行流程：Java 源代碼 -> 詞法分析器 -> 語法分析器 -> 語義分析器 -> 字符碼生成器 -> 最終生成字節(jié)碼，其中任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行失敗就會(huì)造成編譯失敗；

把 class 文件放置到 Java 虛擬機(jī)，這個(gè)虛擬機(jī)通常指的是 Oracle 官方自帶的 Hotspot JVM；

Java 虛擬機(jī)使用類加載器（Class Loader）裝載 class 文件；

類加載完成之后，會(huì)進(jìn)行字節(jié)碼效驗(yàn)，字節(jié)碼效驗(yàn)通過之后 JVM 解釋器會(huì)把字節(jié)碼翻譯成機(jī)器碼交由操作系統(tǒng)執(zhí)行。但不是所有代碼都是解釋執(zhí)行的，JVM 對此做了優(yōu)化，比如，以 Hotspot 虛擬機(jī)來說，它本身提供了 JIT（Just In Time）也就是我們通常所說的動(dòng)態(tài)編譯器，它能夠在運(yùn)行時(shí)將熱點(diǎn)代碼編譯為機(jī)器碼，這個(gè)時(shí)候字節(jié)碼就變成了編譯執(zhí)行。

Java 程序執(zhí)行流程圖如下：

Java 虛擬機(jī)是如何判定熱點(diǎn)代碼的？

Java 虛擬機(jī)判定熱點(diǎn)代碼的方式有兩種：

• 基于采樣的熱點(diǎn)判定

主要是虛擬機(jī)會(huì)周期性的檢查各個(gè)線程的棧頂，若某個(gè)或某些方法經(jīng)常出現(xiàn)在棧頂，那這個(gè)方法就是“熱點(diǎn)方法”。這種判定方式的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡單；缺點(diǎn)是很難精確一個(gè)方法的熱度，容易受到線程阻塞或外界因素的影響。

• 基于計(jì)數(shù)器的熱點(diǎn)判定

主要就是虛擬機(jī)給每一個(gè)方法甚至代碼塊建立了一個(gè)計(jì)數(shù)器，統(tǒng)計(jì)方法的執(zhí)行次數(shù)，超過一定的閥值則標(biāo)記為此方法為熱點(diǎn)方法。

Hotspot 虛擬機(jī)使用的基于計(jì)數(shù)器的熱點(diǎn)探測方法。它使用了兩類計(jì)數(shù)器：方法調(diào)用計(jì)數(shù)器和回邊計(jì)數(shù)器，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定的閥值是就會(huì)觸發(fā) JIT 編譯。

方法調(diào)用計(jì)數(shù)器：在 client 模式下的閥值是 1500 次，Server 是 10000 次，可以通過虛擬機(jī)參數(shù)： -XX:CompileThreshold=N 對其進(jìn)行設(shè)置。但是JVM還存在熱度衰減，時(shí)間段內(nèi)調(diào)用方法的次數(shù)較少，計(jì)數(shù)器就減小。

回邊計(jì)數(shù)器：主要統(tǒng)計(jì)的是方法中循環(huán)體代碼執(zhí)行的次數(shù)。

由上面的知識(shí)我們可以看出，要想做到對 Java 了如之中，必須要好好學(xué)習(xí) Java 虛擬機(jī)，那除了 Java 虛擬機(jī)外，還有哪些知識(shí)是面試必考，也是 Java 工程師必須掌握的知識(shí)呢？

1. Java 基礎(chǔ)中的核心內(nèi)容

字符串和字符串常量池的深入理解、Array 的操作和排序算法、深克隆和淺克隆、各種 IO 操作、反射和動(dòng)態(tài)代理（JDK 自身動(dòng)態(tài)代理和 CGLIB）等。

2. 集合

集合和 String 是編程中最常用的數(shù)據(jù)類型，關(guān)于集合的知識(shí)也是面試備考的內(nèi)容，它包含：鏈表（LinkedList）、TreeSet、棧（Stack）、隊(duì)列（雙端、阻塞、非阻塞隊(duì)列、延遲隊(duì)列）、HashMap、TreeMap 等，它們的使用和底層存儲(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都是熱門的面試內(nèi)容。

3. 多線程

多線程使用和線程安全的知識(shí)也是必考的面試題目，它包括：死鎖、6 種線程池的使用與差異、ThreadLocal、synchronized、Lock、JUC（java.util.concurrent包）、CAS（Compare and Swap）、ABA 問題等。

4. 熱門框架

Spring、Spring MVC、MyBatis、SpringBoot

5. 分布式編程

消息隊(duì)列（RabbitMQ、Kafka）、Double、Zookeeper、SpringCloud 等。

6. 數(shù)據(jù)庫

MySQL、Redis

7. Java 虛擬機(jī)

虛擬機(jī)的組成、垃圾回收算法、各種垃圾回收器、Java 虛擬機(jī)分析工具、Java 虛擬機(jī)常用調(diào)優(yōu)配置等。

8. 其他

常用算法、設(shè)計(jì)模式

值得慶幸的是以上所有內(nèi)容都包含在本課程中，接下來就讓我們一起學(xué)習(xí)，一起構(gòu)建 Java 的認(rèn)知體系吧。

相關(guān)面試題

1. Java 語言都有哪些特點(diǎn)？

答：Java 語言包含以下特點(diǎn)。

• 面向?qū)ο?#xff0c;程序容易理解、開發(fā)簡單、方便；
• 跨平臺(tái)，可運(yùn)行在不同服務(wù)器類型上，比如：Linux、Windows、Mac 等；
• 執(zhí)行性能好，運(yùn)行效率高；
• 提供大量的 API 擴(kuò)展，語言強(qiáng)大；
• 有多線程支持，增加了響應(yīng)和實(shí)時(shí)交互的能力；
• 安全性好，自帶驗(yàn)證機(jī)制，確保程序的可靠性和安全性。

2. Java 跨平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的原理是什么？

答：要了解 Java 跨平臺(tái)實(shí)現(xiàn)原理之前，必須先要了解 Java 的執(zhí)行過程，Java 的執(zhí)行過程如下：

Java 執(zhí)行流程：Java 源代碼（.java）-> 編譯 -> Java 字節(jié)碼（.class） ->通過 JVM（Java 虛擬機(jī)）運(yùn)行 Java 程序。每種類型的服務(wù)器都會(huì)運(yùn)行一個(gè) JVM，Java 程序只需要生成 JVM 可以執(zhí)行的代碼即可，JVM 底層屏蔽了不同服務(wù)器類型之間的差異，從而可以在不同類型的服務(wù)器上運(yùn)行一套 Java 程序。

3. JDK、JRE、JVM 有哪些區(qū)別？

答：了解了 JDK、JRE、JVM 的定義也就明白了它們之間的區(qū)別，如下所述。

• JDK：Java Development Kit（Java 開發(fā)工具包）的簡稱，提供了 Java 的開發(fā)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境；
• JRE：Java Runtime Environment（Java 運(yùn)行環(huán)境）的簡稱，為 Java 的運(yùn)行提供了所需環(huán)境；
• JVM：Java Virtual Machine（Java虛擬機(jī)）的簡稱，是一種用于計(jì)算設(shè)備的規(guī)范，它是一個(gè)虛構(gòu)出來的計(jì)算機(jī)，是通過在實(shí)際的計(jì)算機(jī)上仿真模擬各種計(jì)算機(jī)功能來實(shí)現(xiàn)的，簡單來說就是所有的 Java 程序都是運(yùn)行在 JVM（Java 虛擬機(jī)）上的。

總體來說，JDK 提供了一整套的 Java 運(yùn)行和開發(fā)環(huán)境，通常使用對象為 Java 的開發(fā)者，當(dāng)然 JDK 也包含了 JRE；而 JRE 為 Java 運(yùn)行的最小運(yùn)行單元，一般安裝在 Java 服務(wù)器上，所以 JDK 和 JRE 可以從用途上進(jìn)行理解和區(qū)分。JVM 不同于 JDK 和 JRE，JVM 是 Java 程序運(yùn)行的載體，Java 程序只有通過 JVM 才能正常的運(yùn)行。

4. Java 中如何獲取明天此刻的時(shí)間？

答：JDK 8 之前使用 Calendar.add() 方法獲取，代碼如下：

Calendar calendar = Calendar.getInstance(); calendar.add(Calendar.DATE, 1); System.out.println(calendar.getTime());

JDK 8 有兩種獲取明天時(shí)間的方法。

方法一，使用 LocalDateTime.plusDays() 方法獲取，代碼如下：

LocalDateTime today = LocalDateTime.now(); LocalDateTime tomorrow = today.plusDays(1); System.out.println(tomorrow);

方法二，使用 LocalDateTime.minusDays() 方法獲取，代碼如下：

LocalDateTime today = LocalDateTime.now(); LocalDateTime tomorrow = today.minusDays(-1); System.out.println(tomorrow);

minusDays() 方法為當(dāng)前時(shí)間減去 n 天，傳負(fù)值就相當(dāng)于當(dāng)前時(shí)間加 n 天。

5. Java 中如何跳出多重嵌套循環(huán)？

答：Java 中跳出多重嵌套循環(huán)的兩種方式。

• 方法一：定義一個(gè)標(biāo)號，使用 break 加標(biāo)號的方式
• 方法二：使用全局變量終止循環(huán)

方法一，示例代碼：

myfor:for (int i = 0; i < 100; i++) {for (int j = 0; j < 100; j++) {System.out.println("J:" + j);if (j == 10) {// 跳出多重循環(huán)break myfor;}} }

方法二，示例代碼：

boolean flag = true; for (int i = 0; i < 100 && flag; i++) {for (int j = 0; j < 100; j++) {System.out.println("J:" + j);if (j == 10) {// 跳出多重循環(huán)flag = false;break;}} }

6. char 變量能不能存貯一個(gè)中文漢字？為什么？

答：char 變量可以存貯一個(gè)漢字，因?yàn)?Java 中使用的默認(rèn)編碼是 Unicode ，一個(gè) char 類型占 2 個(gè)字節(jié)（16 byte），所以放一個(gè)中文是沒問題的。

7. Java 中會(huì)存在內(nèi)存泄漏嗎？請簡單描述一下。

答：一個(gè)不再被程序使用的對象或變量一直被占據(jù)在內(nèi)存中就造成了內(nèi)存泄漏。

Java 中的內(nèi)存泄漏的常見情景如下：

• 長生命周期對象持有短生命的引用，比如，緩存系統(tǒng)，我們加載了一個(gè)對象放在緩存中，然后一直不使用這個(gè)緩存，由于緩存的對象一直被緩存引用得不到釋放，就造成了內(nèi)存泄漏；
• 各種連接未調(diào)用關(guān)閉方法，比如，數(shù)據(jù)庫 Connection 連接，未顯性地關(guān)閉，就會(huì)造成內(nèi)存泄漏；
• 內(nèi)部類持有外部類，如果一個(gè)外部類的實(shí)例對象的方法返回了一個(gè)內(nèi)部類的實(shí)例對象，這個(gè)內(nèi)部類對象被長期引用了，即使那個(gè)外部類實(shí)例對象不再被使用，但由于內(nèi)部類持有外部類的實(shí)例對象，這個(gè)外部類對象將不會(huì)被垃圾回收，這也會(huì)造成內(nèi)存泄露；
• 改變哈希值，當(dāng)一個(gè)對象被存儲(chǔ)進(jìn) HashSet 集合中以后，就不能修改這個(gè)對象中的那些參與計(jì)算哈希值的字段了，否則對象修改后的哈希值與最初存儲(chǔ)進(jìn) HashSet 集合中時(shí)的哈希值就不同了，在這種情況下，即使在 contains 方法使用該對象的當(dāng)前引用作為的參數(shù)去 HashSet 集合中檢索對象，也將返回找不到對象的結(jié)果，這也會(huì)導(dǎo)致無法從 HashSet 集合中單獨(dú)刪除當(dāng)前對象，造成內(nèi)存泄露。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的第 1-1 课：Java 程序是如何执行的？的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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