作者｜楊曉峰出處｜極客時間《Java技術(shù)核心 36講》專欄

從你接觸 Java開發(fā)到現(xiàn)在，你對 Java最直觀的印象是什么呢？是它宣傳的 “Compile once, run anywhere”，還是目前看已經(jīng)有些過于形式主義的語法呢？你對于 Java平臺到底了解到什么程度？請你先停下來總結(jié)思考一下。

今天我要問你的問題是，談?wù)勀銓?Java平臺的理解？“Java是解釋執(zhí)行”，這句話正確嗎？

典型回答

Java本身是一種面向?qū)ο蟮恼Z言，最顯著的特性有兩個方面，一是所謂的“一次編譯，到處執(zhí)行”（Compile once, run anywhere），能夠非常容易地獲得跨平臺能力；另外就是垃圾收集（GC, Garbage Collection），Java通過垃圾收集器（Garbage Collector）回收分配內(nèi)存，大部分情況下，程序員不需要自己操心內(nèi)存的分配和回收。

我們?nèi)粘佑|到 JRE（Java Runtime Environment）或者 JDK（Java Development Kit）。 JRE，也就是 Java運行環(huán)境，包含了 JVM和 Java類庫，以及一些模塊等。而 JDK可以看作是 JRE的一個超集，提供了更多工具，比如編譯器、各種診斷工具等。

對于“Java是解釋執(zhí)行”這句話，這個說法不太準確。我們開發(fā)的 Java的源代碼，首先通過 Javac編譯成為字節(jié)碼（bytecode），然后，在運行時，通過 Java虛擬機（JVM）內(nèi)嵌的解釋器將字節(jié)碼轉(zhuǎn)換成為最終的機器碼。但是常見的 JVM，比如我們大多數(shù)情況使用的 Oracle JDK提供的 Hospot JVM，都提供了 JIT（Just-In-Time）編譯器，也就是通常所說的動態(tài)編譯器，JIT能夠在運行時將熱點代碼編譯成機器碼，這種情況下部分熱點代碼就屬于編譯執(zhí)行，而不是解釋執(zhí)行了。

考點分析

其實這個問題，問得有點籠統(tǒng)。題目本身是非常開放的，往往考察的是多個方面，比如，基礎(chǔ)知識理解是否很清楚；是否掌握 Java平臺主要模塊和運行原理等。很多面試者會在這種問題上吃虧，稍微緊張了一下，不知道從何說起，就給出個很簡略的回答。

對于這類籠統(tǒng)的問題，你需要盡量表現(xiàn)出自己的思維深入并系統(tǒng)化，Java知識理解得也比較全面，一定要避免讓面試官覺得你是個“知其然不知其所以然”的人。畢竟明白基本組成和機制，是日常工作中進行問題診斷或者性能調(diào)優(yōu)等很多事情的基礎(chǔ)，相信沒有招聘方會不喜歡“熱愛學習和思考”的面試者。

即使感覺自己的回答不是非常完善，也不用擔心。我個人覺得這種籠統(tǒng)的問題，有時候回答得稍微片面也很正常，大多數(shù)有經(jīng)驗的面試官，不會因為一道題就對面試者輕易地下結(jié)論。通常會盡量引導(dǎo)面試者，把他的真實水平展現(xiàn)出來，這種問題就是做個開場熱身，面試官經(jīng)常會根據(jù)你的回答擴展相關(guān)問題。

知識擴展

回歸正題，對于 Java平臺的理解，可以從很多方面簡明扼要地談一下，例如：Java語言特性，包括泛型、Lambda等語言特性；基礎(chǔ)類庫，包括集合、IO/NIO、網(wǎng)絡(luò)、并發(fā)、安全等基礎(chǔ)類庫。對于我們?nèi)粘９ぷ鲬?yīng)用較多的類庫，面試前可以系統(tǒng)化總結(jié)一下，有助于臨場發(fā)揮。

或者談?wù)?JVM的一些基礎(chǔ)概念和機制，比如 Java的類加載機制，常用版本 JDK（如 JDK 8）內(nèi)嵌的 Class-Loader，例如 Bootstrap、 Application和 Extension Class-loader；類加載大致過程：加載、驗證、鏈接、初始化（這里參考了周志明的《深入理解 Java虛擬機》，非常棒的 JVM上手書籍）；自定義 Class-Loader等。還有垃圾收集的基本原理，最常見的垃圾收集器，如 SerialGC、Parallel GC、 CMS、 G1等，對于適用于什么樣的工作負載最好也心里有數(shù)。這些都是可以擴展開的領(lǐng)域，我會在后面的專欄對此進行更系統(tǒng)的介紹。

當然還有 JDK包含哪些工具或者 Java領(lǐng)域內(nèi)其他工具等，如編譯器、運行時環(huán)境、安全工具、診斷和監(jiān)控工具等。這些基本工具是日常工作效率的保證，對于我們工作在其他語言平臺上，同樣有所幫助，很多都是觸類旁通的。

下圖是我總結(jié)的一個相對寬泛的藍圖供你參考。

不再擴展了，回到前面問到的解釋執(zhí)行和編譯執(zhí)行的問題。有些面試官喜歡在特定問題上“刨根問底兒”，因為這是進一步了解面試者對知識掌握程度的有效方法，我稍微深入探討一下。

眾所周知，我們通常把 Java分為編譯期和運行時。這里說的 Java的編譯和 C/C++是有著不同的意義的，Javac的編譯，編譯 Java源碼生成“.class”文件里面實際是字節(jié)碼，而不是可以直接執(zhí)行的機器碼。Java通過字節(jié)碼和 Java虛擬機（JVM）這種跨平臺的抽象，屏蔽了操作系統(tǒng)和硬件的細節(jié)，這也是實現(xiàn)“一次編譯，到處執(zhí)行”的基礎(chǔ)。

在運行時，JVM會通過類加載器（Class-Loader）加載字節(jié)碼，解釋或者編譯執(zhí)行。就像我前面提到的，主流 Java版本中，如 JDK 8實際是解釋和編譯混合的一種模式，即所謂的混合模式（-Xmixed）。通常運行在 server模式的 JVM，會進行上萬次調(diào)用以收集足夠的信息進行高效的編譯，client模式這個門限是 1500次。Oracle Hotspot JVM內(nèi)置了兩個不同的 JIT compiler，C1對應(yīng)前面說的 client模式，適用于對于啟動速度敏感的應(yīng)用，比如普通 Java桌面應(yīng)用；C2對應(yīng) server模式，它的優(yōu)化是為長時間運行的服務(wù)器端應(yīng)用設(shè)計的。默認是采用所謂的分層編譯（TieredCompilation）。這里不再展開更多 JIT的細節(jié)，沒必要一下子就鉆進去，我會在后面介紹分層編譯的內(nèi)容。

Java虛擬機啟動時，可以指定不同的參數(shù)對運行模式進行選擇。 比如，指定“-Xint”，就是告訴 JVM只進行解釋執(zhí)行，不對代碼進行編譯，這種模式拋棄了 JIT可能帶來的性能優(yōu)勢。畢竟解釋器（interpreter）是逐條讀入，逐條解釋運行的。與其相對應(yīng)的，還有一個“-Xcomp”參數(shù)，這是告訴 JVM關(guān)閉解釋器，不要進行解釋執(zhí)行，或者叫作最大優(yōu)化級別。那你可能會問這種模式是不是最高效啊？簡單說，還真未必。“-Xcomp”會導(dǎo)致 JVM啟動變慢非常多，同時有些 JIT編譯器優(yōu)化方式，比如分支預(yù)測，如果不進行 profiling，往往并不能進行有效優(yōu)化。

除了我們?nèi)粘Ｗ畛Ｒ姷?Java使用模式，其實還有一種新的編譯方式，即所謂的 AOT（Ahead-of-Time Compilation），直接將字節(jié)碼編譯成機器代碼，這樣就避免了 JIT預(yù)熱等各方面的開銷，比如 Oracle JDK 9就引入了實驗性的 AOT特性，并且增加了新的 jaotc工具。利用下面的命令把某個類或者某個模塊編譯成為 AOT庫。

jaotc --output libHelloWorld.so HelloWorld.class

jaotc --output libjava.base.so --module java.base

?

然后，在啟動時直接指定就可以了。

java -XX:AOTLibrary=./libHelloWorld.so,./libjava.base.so HelloWorld

而且，Oracle JDK支持分層編譯和 AOT協(xié)作使用，這兩者并不是二選一的關(guān)系。如果你有興趣，可以參考相關(guān)文檔：http://openjdk.java.net/jeps/295。AOT也不僅僅是只有這一種方式，業(yè)界早就有第三方工具（如 GCJ、Excelsior JET）提供相關(guān)功能。

另外，JVM作為一個強大的平臺，不僅僅只有 Java語言可以運行在 JVM上，本質(zhì)上合規(guī)的字節(jié)碼都可以運行，Java語言自身也為此提供了便利，我們可以看到類似 Clojure、Scala、Groovy、JRuby、Jython等大量 JVM語言，活躍在不同的場景。

今天，我簡單介紹了一下 Java平臺相關(guān)的一些內(nèi)容，目的是提綱挈領(lǐng)地構(gòu)建一個整體的印象，包括 Java語言特性、 核心類庫與常用第三方類庫、Java虛擬機基本原理和相關(guān)工具，希望對你有所幫助。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Java 面试经典题解析：谈谈你对 Java 平台的理解？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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