【Java】面经手册 · 第23篇《JDK、JRE、JVM，是什么关系？》

【Java】面经手册 · 第23篇《JDK、JRE、JVM，是什么关系？》
作者：小傅哥
博客：https://bugstack.cn
Github：https://github.com/fuzhengwei/CodeGuide/wiki

一、前言

截至到这已经写了22篇面经手册，你看了多少？

😄其实小傅哥就是借着面经的幌子在讲 Java 核心技术，探索这些核心知识点面试的背后到底在问什么。

想问一些面试官，是因为大家都在问所以你问，还是你想从这里问出什么？ 其实可能很多面试官如果不了解这些技术，往往会被求职者的答案击碎内心，哈哈哈哈哈哈。比如：梅森旋转算法、开放寻址、斐波那契散列、启发式清理、Javassist代理方式、扰动函数、哈希一致等等。

记住，让懂了就是真的懂，比看水文、背答案要爽的多！嗯，就是有时候烧脑！

二、面试题

谢飞机，小记！，也不知道咋了，总感觉有些面试攻击性不大，但侮辱性极强！

面试官：谢飞机写过 Java 吗？

谢飞机：那当然写过，写了3年多了！

面试官：那，JDK、JRE、JVM 之间是什么关系？

谢飞机：嗯 J J J，JDK 里面有 JRE，JVM 好像在 JRE 里！？

面试官：那，Client模式、Server模式是啥？

谢飞机：嗯！？啥？

面试官：好吧，问个简单的。JVM 是如何工作的？背答案了吗？

谢飞机：再见，面试官！

三、JDK、JRE、JVM

1. Java 平台标准(JDK 8)

Description of Java Conceptual Diagram

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关于 JDK、JRE、JVM 之间是什么关系，在 Java 平台标准中已经明确定义了。也就是上面的英文介绍部分。

  • Oracle 有两个 Java 平台标准的产品，Java SE 开发工具包(JDK) 和 Java SE 运行时环境(JRE)。

  • JDK(Java Development Kit Java开发工具包)，JDK是提供给Java开发人员使用的，其中包含了java的开发工具，也包括了JRE。所以安装了JDK，就不用在单独安装JRE了。其中的开发工具包括编译工具(javac.exe) 打包工具(jar.exe)等。

  • JRE(Java Runtime Environment Java运行环境) 是 JDK 的子集，也就是包括 JRE 所有内容，以及开发应用程序所需的编译器和调试器等工具。JRE 提供了库、Java 虚拟机（JVM）和其他组件，用于运行 Java 编程语言、小程序、应用程序。

  • JVM(Java Virtual Machine Java虚拟机)，JVM可以理解为是一个虚拟出来的计算机，具备着计算机的基本运算方式，它主要负责把 Java 程序生成的字节码文件，解释成具体系统平台上的机器指令，让其在各个平台运行。

综上，从这段官网的平台标准介绍和概念图可以看出，我们运行程序的 JVM 是已经安装到 JDK 中，只不过可能你开发了很久的代码，也没有注意过。没有注意过的最大原因是，没有开发过一些和 JVM 相关的组件代码

关于，各 JDK 版本的平台标准，可以自行比对学习，如下：

  • Java SE 6 Documentation：https://docs.oracle.com/javase/6/docs/

  • Java Platform Standard Edition 7 Documentation：https://docs.oracle.com/javase/7/docs/

  • Java Platform Standard Edition 8 Documentation：https://docs.oracle.com/javase/8/docs/

2. JDK 目录结构和作用

我们默认安装完 JDK 会有 jdk1.8.0_45、jre1.8.0_45，两个文件夹。其实在 JDK 的文件中还会有 JRE 的文件夹，他们两个 JRE 文件夹的结构是一样的。

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  • bin：一堆 EXE 可执行文件，java.exe、javac.exe、javadoc.exe，已经密钥管理工具等。

  • db：内置了 Derby 数据库，体积小，免安装。

  • include：Java 和 JVM 交互的头文件，例如我们 JVMTI 写的 C++ 工程时，就需要把这个 include 包引入进去jvmti.h。例如：基于jvmti设计非入侵监控

  • jre：Java 运行环境，包含了运行时需要的可执行文件，以及运行时需要依赖的 Java 类库和动态链接库.so.dll.dylib

  • lib：Java 类库，例如 dt.jar、tools.jar

那么 jvm 在哪个文件夹呢？

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可能你之前并没有注意过 jvm 原来在这里：C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_45\jre\bin\server

  • 这部分是整个 Java 实现跨平台的最核心内容，由 Java 程序编译成的 .class 文件会在虚拟机上执行。

  • 另外在 JVM 解释 class 文件时需要调用类库 lib。在 JRE 目录下有两个文件夹 lib、bin，而 lib 就是 JVM 执行所需要的类库。

  • jvm.dll 并不能独立工作，当 jvm.dll 启动后，会使用 explicit 方法来载入辅助动态链接库一起执行。

3. JDK 是什么？

综上通过 Java 平台标准和 JDK 的目录结构，JDK 是 JRE 的超集，JDK 包含了 JRE 所有的开发、调试以及监视应用程序的工具。以及如下重要的组件：

  • java – 运行工具，运行 .class 的字节码

  • javac– 编译器，将后缀名为.java的源代码编译成后缀名为.class的字节码

  • javap – 反编译程序

  • javadoc – 文档生成器，从源码注释中提取文档，注释需符合规范

  • jar – 打包工具，将相关的类文件打包成一个文件

  • jdb – debugger，调试工具

  • jps – 显示当前java程序运行的进程状态

  • appletviewer – 运行和调试applet程序的工具，不需要使用浏览器

  • javah – 从Java类生成C头文件和C源文件。这些文件提供了连接胶合，使 Java 和 C 代码可进行交互。

  • javaws – 运行 JNLP 程序

  • extcheck – 一个检测jar包冲突的工具

  • apt – 注释处理工具

  • jhat – java堆分析工具

  • jstack – 栈跟踪程序

  • jstat – JVM检测统计工具

  • jstatd – jstat守护进程

  • jinfo – 获取正在运行或崩溃的java程序配置信息

  • jmap – 获取java进程内存映射信息

  • idlj – IDL-to-Java 编译器. 将IDL语言转化为java文件

  • policytool – 一个GUI的策略文件创建和管理工具

  • jrunscript – 命令行脚本运行

  • appletviewer：小程序浏览器，一种执行HTML文件上的Java小程序的Java浏览器

4. JRE 是什么？

JRE 本身也是一个运行在 CPU 上的程序，用于解释执行 Java 代码。

一般像是实施的工作，会在客户现场安装 JRE，因为这是运行 Java 程序的最低要求。

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  • bin：有 java.exe 但没有 javac.exe。也就是无法编译 Java 程序，但可以运行 Java 程序，可以把这个bin目录理解成JVM。

  • lib：Java 基础&核心类库，包含 JVM 运行时需要的类库和 rt.jar。也包含用于安全管理的文件，这些文件包括安全策略(security policy)和安全属性(security properties)等。

5. JVM 是什么？

其实简单说 JVM 就是运行 Java 字节码的虚拟机，JVM 是一种规范，各个供应商都可以实现自己 JVM虚拟机。就像小傅哥自己也按照虚拟机规范和手写JVM的相关书籍实现了，基于Java实现的JVM虚拟机。

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源码地址：https://github.com/fuzhengwei/itstack-demo-jvm
内容简介：本代码主要介绍如何通过 java 代码来实现 JVM 的基础功能（搜索解析class文件、字节码命令、运行时数据区等），从而让java程序员通过最熟知的java程序，学习JVM是如何将java程序一步步跑起来的。

当然，我们下载 Oracle 公司的 JVM 与自己实现的相比，要高级的多。他们的设计有不断优化的内存模型、GC回收策略、自适应优化器等。

另外，JVM 之所以称为虚拟机，主要就是因为它为了实现 “write-once-run-anywhere”。提供了一个不依赖于底层操作系统和机器硬件结构的运行环境。

5.1 Client模式、Server模式

在 JVM 中有两种不同风格的启动模式， Client模式、Server模式。

  • Client模式：加载速度较快。可以用于运行GUI交互程序。

  • Server模式：加载速度较慢但运行起来较快。可以用于运行服务器后台程序。

修改配置模式文件：C:\\Program Files\\Java\\jre1.8.0_45\\lib\\amd64\\jvm.cfg

# List of JVMs that can be used as an option to java, javac, etc.
# Order is important -- first in this list is the default JVM.
# NOTE that this both this file and its format are UNSUPPORTED and
# WILL GO AWAY in a future release.
#
# You may also select a JVM in an arbitrary location with the
# "-XXaltjvm=<jvm_dir>" option, but that too is unsupported
# and may not be available in a future release.
#
-server KNOWN
-client IGNORE

  • 如果需要调整，可以把 client 设置为 KNOWN，并调整到 server 前面。

  • JVM 默认在 Server模式下，-Xms128M、-Xmx1024M

  • JVM 默认在 Client 模式下，-Xms1M、-Xmx64M

5.2 JVM 结构和执行器

这部分属于 JVM 的核心知识，但不是本篇重点，会在后续的章节中陆续讲到。本章只做一些介绍。

  • Class Loader：类装载器是用于加载类文件的一个子系统，其主要功能有三个：loading(加载），linking（链接）,initialization（初始化）。

  • JVM Memory Areas：方法区、堆区、栈区、程序计数器。

  • Interpreter(解释器)：通过查找预定义的 JVM 指令到机器指令映射，JVM 解释器可以将每个字节码指令转换为相应的本地指令。它直接执行字节码，不执行任何优化。

  • JIT Compiler(即时编译器)：为了提高效率，JIT Compiler 在运行时与 JVM 交互，并适当将字节码序列编译为本地机器代码。典型地，JIT Compiler执行一段代码，不是每次一条语句。优化这块代码，并将其翻译为优化的机器代码。JIT Compiler是默认开启

四、总结

  • 这篇的知识并不复杂，涉及的面试内容也较少，更多的是对接下来要讲到 JVM 相关面试内容的一个开篇介绍，为后续的要讲的内容做一个铺垫。

  • 如果你在此之前没有关注过JDK、JRE、JVM的结构和相应的组件配置以及执行模式，那么可以在此基础上继续学习加深印象。另外想深入学习JVM并不太容易，既要学习JVM规范也要上手应用实践，所以很建议先手写JVM，再实践验证JVM。

  • 好了，本章节就扯到这了。这些知识点即使分享给大家，也是我自己学习、收录、整理、验证的过程。互相学习、互相成长，如果有错误之处，直接留言给我，我会不断的改正。大家一起进步！

五、系列推荐

  • HashMap核心知识，扰动函数、负载因子、扩容链表拆分

  • ArrayList也这么多知识？一个指定位置插入就把谢飞机面晕了！

  • 除了JDK、CGLIB，还有3种类代理方式？面试又卡住！

  • ReentrantLock之公平锁讲解和实现

  • 线程池的介绍和使用，以及基于jvmti设计非入侵监控

以上是 【Java】面经手册 · 第23篇《JDK、JRE、JVM，是什么关系？》 的全部内容， 来源链接： utcz.com/a/91301.html

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