各位讀者好！ 在JVM系列的上一篇文章中，開發人員了解了虛擬機的ClassLoader和Runtime Data Areas組件。 本教程將幫助開發人員正確理解JVM中的執行引擎 。

1.簡介

在繼續之前，讓我們看一下Java虛擬機及其基本特征。

1.1什么是Java虛擬機（JVM）？

Java虛擬機（JVM）是??駐留在您的計算機上的抽象虛擬機，并為Java字節碼提供了運行時環境以供執行。 JVM可用于許多硬件和軟件平臺，但是很少有Java開發人員知道Java運行時環境 （JRE）是Java虛擬機 （JVM）的實現。 JVM分析字節碼，對其進行解釋，然后執行相同的字節碼以顯示輸出。

JVM的基本功能是執行已編譯的.class文件（即字節碼）并生成輸出。 請注意 ，每個操作系統都有一個不同的JVM，但是在所有操作系統上生成的字節碼輸出都是相同的。 這意味著在Windows操作系統上生成的字節碼也可以在Linux操作系統上運行，反之亦然，從而使Java成為獨立于平臺的語言。

圖1：Java虛擬機概述

1.1.1 JVM做什么？

Java虛擬機執行以下操作：

• 加載所需的.class和jar文件
• 分配參考并驗證代碼
• 執行代碼
• 為Java字節碼提供運行時環境

1.1.2 JVM內部架構

下圖顯示了符合JVM規范的Java虛擬機的關鍵內部組件。

圖2：Java虛擬機架構

下面分別說明圖2所示的執行引擎組件。

1.2 JVM中的執行引擎

該組件執行通過類加載器分配給運行時數據區域的字節碼。 該字節碼作為指令讀取，每個字節碼指令由一個1字節的OpCode和一個加法操作數組成。 請注意 ，Java字節碼是以人類可讀的形式編寫的，因此執行引擎必須將字節碼更改為Java虛擬機中的機器可以輕松執行的語言。 執行引擎具有三個主要子組件，即

• 解釋器 ：此組件讀取字節碼指令并以順序方式執行它們。 該組件通過接受文件名參數從命令行運行應用程序。 可以使用以下原型命令： java <_compiled_file_name_without_extension_>

  請記住 ，虛擬機解釋器加載的已編譯類（即.class文件）必須包含采用以下形式的main()方法。

  public static void main(String[] args) { // Sample code here}
• JIT（Just In Time）編譯器 ：該組件抵消了解釋器執行速度慢的缺點，并提高了性能。 JIT編譯器同時編譯字節碼的相似部分，從而減少了編譯所需的總時間。 該組件中的編譯器是指將JVM指令集轉換為特定于OS的指令集的轉換器。
  • Oracle使用一種稱為Hotspot Compiler的編譯器 ，該編譯器通過分析來搜索需要以最高優先級進行編譯的熱點，然后將該熱點編譯為本機代碼。
• 垃圾收集 ：此組件是執行引擎的一部分，該引擎通過收集和刪除未引用的對象來釋放內存

圖3：JVM中的執行引擎

1.3如何編譯和執行Java類？

本節將演示Java類的編譯和執行 。 讓我們借助示例代碼片段來了解此過程。

1.3.1創建Java文件

打開操作系統命令提示符，我們將使用“記事本”創建一個簡單的Java類。 可以使用以下Java命令。

> notepad _sample_file_name_with_extension_

該命令提供以下輸出。

圖4：使用記事本創建Java文件

1.3.2編寫示例Java代碼

如圖4所示，該命令將打開一個記事本 ，開發人員可以將示例代碼添加到顯示虛擬輸出的Welcome.java文件中。 示例代碼如圖5所示， 成功執行后將顯示問候消息 。

圖5：添加示例代碼

1.3.3編譯Java類

將代碼保存在Welcome.java文件中后，開發人員將需要對其進行編譯 。 該編譯將生成Welcome.class文件，該文件又將生成一個.class文件。 要編譯該文件，可以使用以下Java命令。

> javac _Java_file_name_with_extension_

該命令提供以下輸出。

圖6：編譯文件

1.3.4執行Java類

現在，開發人員將需要執行生成的Welcome.class文件以顯示輸出。 要執行該文件，可以使用以下Java命令。

> java _Compiled_file_name_with_extension_

該命令提供以下輸出。

圖7：執行文件

1.4 JVM與JRE與JDK

在繼續完成本教程之前，讓我們看一下Java編程的三個重要關鍵字。 許多開發人員無法獲得兩者之間的差異。

• Java虛擬機（JVM） ：JVM是一種虛擬機，為執行Java字節碼提供了運行時環境
• Java運行時環境（JRE） ：JRE是一個在其中運行JVM的環境，并具有Java虛擬機在執行時使用的類庫和其他文件。 換句話說，JRE = Java虛擬機（JVM）+運行該應用程序的庫
• Java開發工具包（JDK） ：JDK是JRE的父集，具有JRE以及開發工具（如編譯器，調試器等）所包含的所有內容。換句話說，JDK = Java運行時環境（JRE）+開發工具

這是JVM，JRE和JDK的圖形表示。

圖8：JVM，JRE和JDK表示形式

這就是這篇文章的全部內容。 學習愉快！

2.結論

在本教程中，開發人員對JVM中的執行引擎組件進行了概述。 您可以在“ 下載”部分中下載示例代碼。

3.下載源代碼

這是Java虛擬機（JVM）中執行引擎的概述教程。

下載
您可以在此處下載本教程的源代碼： Compilation_and_Execution

翻譯自: https://www.javacodegeeks.com/2018/04/jvm-architecture-execution-engine-in-jvm.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的JVM体系结构：JVM中的执行引擎的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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