我所理解的Java平台

对于Java技术体系，相信每个Java程序员都会惊叹于整个技术栈的庞大，很多时候会有入门到放弃的心态，因为技术在不断更新，作为Java程序员也时刻保持进步学习状态，这样才能跟上技术的发展。对于我自己来说，同样也是使用Java技术栈工作多年，无论是面试还是日常工作中同事技术交流，会有很多Java相关知识点总感觉没有掌握到位，经常是似懂非懂。

因此希望能通过写作文章来对Java的知识点进行巩固，一方面是希望自己能对Java平台理解更深刻点，另一方面也是希望能通过这样以抛出问题，后续解答的方式进一步加强学习，以便达到巩固和掌握知识点。

那么今天我想谈论的话题是这么一道面试题：「谈谈你对 Java 平台的理解？“Java 是解释执行”，这句话正确吗？」

思维导图

针对Java平台理解，我的回答是如下思维导图：

JavaCore01.png

从四个方面来回答自己对于Java平台的理解：

• 基本特性
• Java类库
• Java虚拟机
• 工具

基本特性

Java平台有什么基本特性呢？有面向对象、反射、泛型，这三点也是我们在实际工作项目中会用经常用到的。

面向对象（OOP）是一种编程思想，相对于面向过程来说，更符合我们人类来阅读代码的习惯，更容易写出通俗易懂的代码，而面向过程对于计算机来说，逐行加载执行更便利。面向对象三大特性，封装、重载、多态，具体什么含义就不展开了，网上一搜一大把。我更想强调的是，这三大特性引申出软件设计六大原则，如果你设计的程序围绕的这六大原则，从软件架构角度来看基本不会太差，合乎主流软件设计潮流。

至于反射，也是Java平台的一大利器，可以满足动态加载功能和并行开发模式，比如很多Java框架都是利用反射机制达到开发的便利性，提高程序员开发效率，让程序员可以更专注在自身业务开发上。

最后一点，泛型机制，主要是为了提高开发稳定性，也就是说类型安全，极大提高了程序健壮性，并且泛型机制还借鉴模板机制，对于同一种行为规范，可以套用在不同的数据类型上。

Java类库

除了基本特性之外，Java平台还有一个很大特色是丰富的类库。

比如基础类库：集合、IO/NIO、网络、并发、安全等。我们日常工作常用的容器类库，ArrayList、Map，都有着共同父类，看张图，你就清楚了，这些系统自带的容器类：

JavaCore02.png

除此之外，还有线程安全类和丰富的第三方类库。

Java虚拟机

Java为何能受广大开发者喜爱，很重要的一点就是跨平台，其中跨平台最大的特色就是 Write once，run anywhere （写一次，到处运行）。那么跨平台的关键因素就是Java虚拟机。看下Java虚拟机的结构图：

JavaCore03.png

其中重点了解下JVM中每个模块的作用，主要包括以下几个运行时区域：

1，程序计数器（PC Register），主要是当前线程所执行的字节码的行号指示器。
2，Java虚拟机栈（Stack）Java中的每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。我们常见的StackOverflowError错误，就是常见栈深度大于虚拟机所允许的深度。
3，本地方法栈（Native Method Stack），执行的是虚拟机使用到Nativie方法服务。
4，Java堆，也叫Java Heap，这个是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块，Java堆是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时就创建了。几乎所有的对象实例都在这里分配内存。
5，方法区（Class Area）。这个是主要是用以虚拟机加载类信息、常量、静态变量、编译之后的代码等等。

JVM还有一个特性是垃圾回收策略，相信不少程序员在面试时经常会被问到JVM的垃圾回收策略是什么，新生代、老年代等。主要的垃圾回收策略有这么几种算法：标记-清除算法、复制算法、标记整理算法、分代收集算法，这几个算法的依据是基于可达分析和引用计数思想，来判断对象是否可回收，进一步达到垃圾回收目的。

至于Java编译过程，有这四步：源码-字节码-虚拟机解释-机器码，hotspot 提供了JIT编译器，Java类加载机制，常用版本 JDK（如 JDK 8）内嵌的 Class-Loader，例如 Bootstrap、 Application 和 Extension Class-loader；类加载大致过程：加载、验证、链接、初始化

工具

我们日常会接触到 JRE（Java Runtime Environment）或者 JDK（Java Development Kit）。 JRE，也就是 Java 运行环境，包含了 JVM 和 Java 类库，以及一些模块等。而 JDK 可以看作是 JRE 的一个超集，提供了更多工具，比如编译器、各种诊断工具等。

我们需要善于利用这些工具，了解各种工具用法，以便在面对实际问题时，可以通过不同工具进一步排查，很多时候面对问题时候，往往不是解决问题有多困难，而是分析定位问题原因有多耗时。

小结

总的来说，我是从以上四个方面来理解所谓的Java平台，除此之外，还想补充一点，那就是「静态编译与动态解释」这点。 静态编译的程序在执行前全部被翻译为机器码，通常将这种类型称为AOT （Ahead of time）即 “提前编译”； 而解释执行的则是一句一句边翻译边运行，通常将这种类型称为JIT（Just-in-time）即“即时编译”。 AOT程序的典型代表是用C/C++开发的应用，它们必须在执行前编译成机器码，而JIT的代表则非常多，如JavaScript、python等。 事实上，所有脚本语言都支持JIT模式。但需要注意的是JIT和AOT指的是程序运行方式，和编程语言并非强关联的，有些语言既可以以JIT方式运行也可以以AOT方式运行，如Java、Python，它们可以在第一次执行时编译成中间字节码、然后在之后执行时可以直接执行字节码。

至于Java语言是否是解释执行，因为Java平台有AOT也有JIT，因此Java语言是可以进行解释执行的，可以直接将字节码编译成机器代码，这样就避免了 JIT 预热等各方面的开销，比如 Oracle JDK 9 就引入了实验性的 AOT 特性，并且增加了新的 jaotc 工具。