解析Java的JVM以及类与对象的概念

Java虚拟机(JVM)以及跨平台原理

相信大家已经了解到Java具有跨平台的特性,可以“一次编译,到处运行”,在Windows下编写的程序,无需任何修改就可以在Linux下运行,这是C和C++很难做到的。

那么,跨平台是怎样实现的呢?这就要谈及Java虚拟机(Java Virtual Machine,简称 JVM)。

JVM也是一个软件,不同的平台有不同的版本。我们编写的Java源码,编译后会生成一种 .class 文件,称为字节码文件。Java虚拟机就是负责将字节码文件翻译成特定平台下的机器码然后运行。也就是说,只要在不同平台上安装对应的JVM,就可以运行字节码文件,运行我们编写的Java程序。

而这个过程中,我们编写的Java程序没有做任何改变,仅仅是通过JVM这一”中间层“,就能在不同平台上运行,真正实现了”一次编译,到处运行“的目的。

JVM是一个”桥梁“,是一个”中间件“,是实现跨平台的关键,Java代码首先被编译成字节码文件,再由JVM将字节码文件翻译成机器语言,从而达到运行Java程序的目的。

注意:编译的结果不是生成机器码,而是生成字节码,字节码不能直接运行,必须通过JVM翻译成机器码才能运行。不同平台下编译生成的字节码是一样的,但是由JVM翻译成的机器码却不一样。

所以,运行Java程序必须有JVM的支持,因为编译的结果不是机器码,必须要经过JVM的再次翻译才能执行。即使你将Java程序打包成可执行文件(例如 .exe),仍然需要JVM的支持。

注意:跨平台的是Java程序,不是JVM。JVM是用C/C++开发的,是编译后的机器码,不能跨平台,不同平台下需要安装不同版本的JVM。

关于JVM的执行效率

Java 推出的前几年,人们有不同的看法,解释字节码肯定比全速运行机器码慢很多,牺牲性能换来跨平台的优势是否值得?

然而,JVM 有一个选项,可以将使用最频繁的字节码翻译成机器码并保存,这一过程被称为即时编译。这种方式确实很有效,致使微软的 .NET 平台也使用了虚拟机。

现在的及时编译器已经相当出色,甚至成了传统编译器的竞争对手,某些情况下甚至超过了传统编译器,原因是JVM可以监控运行时信息。例如,即时编译器可以监控使用频率高的代码并进行优化,可以消除函数调用(即“内嵌”)。

但是,Java 毕竟有一些C/C++没有的额外的开销,关键应用程序速度较慢。比如Java采用了与平台无关的绘图方式,GUI程序(客户端程序)执行要慢;虚拟机启动也需要时间。

客户端市场的折戟

Java 的GUI库称不上出色,界面不算友好,大部分用户不太习惯;Java 的客户端资源消耗也比较大,大数据量的应用和功能复杂的应用性能堪忧。

更加不能接受的是,微软因自身利益和SUN分家后,Windows 便不再预装JVM了,用户安装你的程序之前,必须要安装JVM并正确设置,你可以要求普通用户安装你的软件,但是你能期望他了解JVM的有关知识并正确安装设置吗?

虽然你可以将JVM集成在你的程序中,自动安装并设置,不让用户干预,但是你希望附带一个比你的程序还要大好多的JVM吗?一个软件这样做或许可以接受,成千上万个软件都这样做,那用户要安装多少个JVM?磁盘空间要浪费多少?

所以,直接投放市场的面向普通用户的客户端程序,用Java开发的很少,大部分Java开发的客户端是给企业内部员工使用,员工领到电脑时,技术部已经给配置好了。如果你希望从事客户端开发,建议学习 C/C++ 和 .NET,它们在Window客户端开发方面有较大的优势。

种种原因,注定了Java客户端不利于推向市场,让普通用户接受。不过话又说回来,客户端开发也不是Java的初衷,Java最初是面向嵌入式的,却随着互联网的兴起而快速成长,在Web开发上大显身手。

Java类和对象的概念

Java是一门面向对象的编程语言,理解Java,首先要理解类与对象这两个概念。

Java中的类可以看做C语言中结构体的升级版。结构体是一种构造数据类型,可以包含不同的成员(变量),每个成员的数据类型可以不一样;可以通过结构体来定义结构体变量,每个变量拥有相同的性质。例如:

#include <stdio.h>

int main(){

// 定义结构体 Student

struct Student{

// 结构体包含的变量

char *name;

int age;

float score;

};

// 通过结构体来定义变量

struct Student stu1;

// 操作结构体的成员

stu1.name = "小明";

stu1.age = 15;

stu1.score = 92.5;

printf("%s的年龄是 %d,成绩是 %f\n", stu1.name, stu1.age, stu1.score);

return 0;

}

运行结果:

小明的年龄是 15,成绩是 92.500000

Java中的类也是一种构造数据类型,但是进行了一些扩展,类的成员不但可以是变量,还可以是函数;通过类定义出来的变量也有特定的称呼,叫做“对象”。例如:

public class Demo {

public static void main(String[] args){

// 定义类Student

class Student{ // 通过class关键字类定义类

// 类包含的变量

String name;

int age;

float score;

// 类包含的函数

void say(){

System.out.println( name + "的年龄是 " + age + ",成绩是 " + score );

}

}

// 通过类来定义变量,即创建对象

Student stu1 = new Student(); // 必须使用new关键字

// 操作类的成员

stu1.name = "小明";

stu1.age = 15;

stu1.score = 92.5f;

stu1.say();

}

}

运行结果:

小明的年龄是 15,成绩是 92.5

在C语言中,通过结构体名称就可以完成结构体变量的定义,并分配内存空间;但是在Java中,仅仅通过类来定义变量不会分配内存空间,必须使用new关键字来完成内存空间的分配。

可以将类比喻成图纸,对象比喻成零件,图纸说明了零件的参数及其承担的任务;一张图纸可以生产出具有相同性质的零件,不同图纸可以生产不同类型的零件。

在Java中,使用new关键字,就可以通过类来创建对象,即将图纸生产成零件,这个过程叫做类的实例化,因此也称对象是类的一个实例。

注意:类只是一张图纸,起到说明的作用,不占用内存空间;对象才是具体的零件,要有地方来存放,才会占用内存空间。

类所包含的变量和函数都有特定的称呼,变量被称为属性(通常也称成员变量),函数被称为方法,属性和方法统称为类的成员。

面向对象编程(Object Oriented Programming, OOP)

类是一个通用的概念,Java、C++、C#、PHP等很多编程语言中都有类,都可以通过类创建对象。可以将类看做是结构体的升级版,C语言的晚辈们看到了C语言的不足,尝试加以改善,继承了结构体的思想,并进行了升级,让程序员在开发或扩展大中型项目时更加容易。

因为Java、C++等语言都支持类和对象,所以使用这些语言编写程序也被称为面向对象编程,这些语言也被称为面向对象的编程语言。C语言因为不支持类和对象的概念,被称为面向过程的编程语言。

实际上,面向对象只是面向过程的升级。

在C语言中,可以将完成某个功能的重复使用的代码块定义为函数,将具有一类功能的函数声明在一个头文件中,不同类型的函数声明在不同的头文件,以便对函数进行更好的管理,方便编写和调用。

在Java中,可以将完成某个功能的代码块定义为方法,将具有相似功能的方法定义在一个类中,也就是定义在一个源文件中(因为一个源文件只能包含一个公共的类),多个源文件可以位于一个文件夹,这个文件夹有特定的称呼,叫做包。

上面是C++,而Java则为:

面向对象编程在软件执行效率上绝对没有任何优势,它的主要目的是方便程序员组织和管理代码,快速梳理编程思路,带来编程思想上的革新。

以上是 解析Java的JVM以及类与对象的概念 的全部内容, 来源链接: utcz.com/p/208976.html

回到顶部