Java教程01-Java语言运行原理

逃离我推掉我的手 2023-06-21 12:30 14阅读 0赞

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# 一、环境运行 #

Java语言运行环境分为硬件环境和软件环境。

## 1、硬件环境 ##

硬件环境通常是指我们的操作系统，主要有：Windows、Linux、Unix等，一般Window和Unix作为我们的开发硬件环境而Linux作为生产实施硬件环境。

## 2、软件环境 ##

对于Java语言来说软件环境是指JRE（Java Runtime Environment），它是Java运行的环境集合，包含了JVM的标准实现以及Java的核心类库。JVM（Java Virtual Machine）,Java虚拟机，是实现Java跨平台性的重要组件，也是Java语言运行的软件环境基础。

# 二、什么是JDK？ #

JDK（Java Development Kit），Java开发工具，它是Java的核心，包括了JRE、Java工具和Java基本类库。  
那么通过以上所述，就可以知道JDK、JRE、JVM三者之间的关系了，如下图：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1NDcwODEx_size_16_color_FFFFFF_t_70]

# 三、安装JDK（以Jdk1.8版本为例） #

**下载地址：**  
https://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/jdk8-downloads-2133151.html  
**下载：**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1NDcwODEx_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
**下载成功的包：**  
![在这里插入图片描述][20191212211804792.png]  
**文件名解释：**  
`jdk-8u131：`jdk版本  
`Windows：`操作系统，也就是所谓的硬件环境  
`x64：`操作系统位数，Windows操作系统在计算机属性中查看；Linux操作系统使用命令（file /sbin/init）查看。  
**安装JDK：**  
安装时如果不想指定盘符和文件夹时，只需默认安装即可，如果想要指定文件时，需要注意父子文件夹最好为英文，否则会出现无法预测的问题。安装过程非常简单这里就不做介绍了，但是需要说明一点，在安装完JDK后，它会提示我们安装公共JRE，公共JRE是一个独立的JRE系统，会单独进行安装，公共JRE会向IE等浏览器和和操作系统中注册Java运行时环境。通过这种方式，系统中的任何应用程序都可以使用公共JRE。由于现在在网页上执行Applet（网页端小程序）的机会越来越少，所以可以无需安装公共的JRE，直接使用JDK目录下的JRE即可。  
安装成功后目录：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1NDcwODEx_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
**JDK目录介绍：**  
`bin：`主要存放JDK的各种工具命令，例如javac，java等等。  
`db：`Java自带数据库的安装路径。  
`include：`存放的是C相关的一些头文件，主要用于Java调用C或者C++程序。  
`jre：`存放的是与Java运行环境相关的文件。  
`lib：`存放的是JDK工具命令执行的相关程序。  
`src：`存放的是Java所有核心类库的源代码。  
主要目录就以上6个，其他的就不做介绍了。

# 四、Java环境变量配置 #

## 1、在Windows上配置Java环境变量 ##

配置JAVA\_HOME：值为Jdk的安装目录  
**第一步：**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1NDcwODEx_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]  
**第二步：**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1NDcwODEx_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]  
**第三步：**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1NDcwODEx_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]  
**第四步：**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1NDcwODEx_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]  
到此JAVA\_HOME就配置完成了。  
配置path：值为%JAVA\_HOME%\\bin;  
**第五步：**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1NDcwODEx_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]  
**第六步：**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1NDcwODEx_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]  
至此在windows上的Java环境变量配置完成。  
**第七步：在cmd窗口下使用java -version 命令验证**  
调用cmd窗口快捷键：windows键 + R键，输入cmd即可。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1NDcwODEx_size_16_color_FFFFFF_t_70 9]  
**第八步：执行java -version命令**  
![在这里插入图片描述][20191212212115557.png]

## 2、在Linux上配置Java环境变量 ##

**第一步：上传jdk包并解压**  
上传路径（个人习惯）：/home/java/  
解压路径（个人习惯）：/home/java/  
解压命令：tar -zxvf 包名称  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1NDcwODEx_size_16_color_FFFFFF_t_70 10]  
**第二步：配置环境变量**  
编辑环境变量配置文件命令：`vi /etc/profile`  
`JAVA_HOME=/home/java/jdk1.8.0_221` \#jdk解压路径  
`CLASSPATH=$JAVA_HOME/lib/` \#jdk命令程序路径,Windows也可以配置。  
`PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin` \#配置path  
`export PATH JAVA_HOME CLASSPATH` \#导入三个变量  
退出编辑命令：esc键  
保存退出命令：:qw  
![在这里插入图片描述][20191212212211460.png]  
**第三步：激活环境变量**  
命令：`source /etc/profile`  
第四步：检查环境变量是否配置成功  
命令：`echo $JAVA_HOME echo $PATH`  
![在这里插入图片描述][20191212212224951.png]  
至此，在Linux上的Java环境变量配置完成。

## 五、JAVA\_HOME、PATH、CLASSPATH变量的作用 ##

`JAVA_HOME：`配置的是JDK的安装路径，可以不配置，但是为了方便的更换JDK版本，以及为了Tomcat、Eclipse等软件配置JDK时更加的方便，建议还是需要配置它。  
`PATH：`操作系统通过PATH环境变量来查找命令，PATH配置的是一系列的路径，在操作系统中运行命令时，操作系统会在PATH配置的路径中搜索用户输入的命令，如果找到了，则执行，否则将提示“不是系统内部或外部命令，也不是可运行的程序或批处理文件”。例如，Java中的java -version、java、javac等命令，都是通过path来执行的。  
`CLASSPATH：`可配可不配，它的主要作用就是配置\*.class文件的存放路径，一般用来加载第三方类库，如果不配置默认从当前路径下搜索\*.class文件，如果配置则根据配置的路径进行搜索，需要注意的是如果想要配置CLASSPATH也想让其从当前路径进行搜索\*.class文件，则必须在路径中配置(.)，最基础的配置如下：

.;%JAVA_HOME%\lib\dt.jar;%JAVA_HOME%\lib\tools.jar

当然我们也可以定义自己的路径，只需用分号隔开继续追加即可。

# 六、Java运行原理 #

Java是一种特殊的高级语言，它既具有解释性语言的特性，也具有编译性语言的特征，废话不多说，先看运行原理图：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1NDcwODEx_size_16_color_FFFFFF_t_70 11]  
1、Java源代码也就是\*.java文件通过javac命令编译成\*.class文件，也就是Java源代码对应的字节码文件，我们在使用ide开发的时候并没有执行javac命令，为什么程序还是正常执行呢？其实在我们使用ide开发的时候当我们保存当前文件或者鼠标离开当前文件时，聪明的ide已经帮我们执行javac命令，进而生成了我们运行时所需的Java字节码文件。  
2、当我们需要运行某个程序时，这个程序可能需要一个或者多个Java字节码文件，这些文件包括我们自己开发的也包括Java自身的类库。当我们的程序使用到某个类时，JVM会确保这个类已经被加载、连接（验证、准备和解析）和初始化，类文件（\*.class）的加载是由类加载器完成的，Java的类加载器分为三种：  
`Boostrap（根加载器）：`一般用本地代码实现，也就是带native关键字的代码，负责加载JVM基础核心类库（rt.jar）。  
`Extension（扩展加载器）：`从系统属性java.ext.dirs指定的目录中加载类库，它的父加载器是Bootstrap。  
`System（系统加载器）：`又叫应用类加载器，其父类是Extension。它是应用最广泛的类加载器，它从环境变量classpath或者系统属性java.class.path所指定的目录中加载类文件，是用户自定义加载器的默认父加载器。  
3、JVM逐行的将字节码通过解释器和即时编译器转为机器码，并通过运行期系统提供的本地方法将机器码发送给操作系统进由CPU执行。  
以上就是Java语言的工作原理，关于JVM的运行原理及优化又是一门非常有挑战性的学科，需要我们继续去深究。

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