Java知多少（2）虛擬機器(JVM)以及跨平台原理

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相信大家已經瞭解到Java具有跨平台的特性，可以“一次編譯，到處運行”，在Windows下編寫的程式，無需任何修改就可以在Linux下運行，這是C和C++很難做到的。

那麼，跨平台是怎樣實現的呢？這就要談及Java虛擬機器（Java Virtual Machine，簡稱 JVM）。

JVM也是一個軟體，不同的平台有不同的版本。我們編寫的Java源碼，編譯後會產生一種 .class 檔案，稱為位元組碼檔案。Java虛擬機器就是負責將位元組碼檔案翻譯成特定平台下的機器碼然後運行。也就是說，只要在不同平台上安裝對應的JVM，就可以運行位元組碼檔案，運行我們編寫的Java程式。

而這個過程中，我們編寫的Java程式沒有做任何改變，僅僅是通過JVM這一”中介層“，就能在不同平台上運行，真正實現了”一次編譯，到處運行“的目的。

JVM是一個”橋樑“，是一個”中介軟體“，是實現跨平台的關鍵，Java代碼首先被編譯成位元組碼檔案，再由JVM將位元組碼檔案翻譯成機器語言，從而達到運行Java程式的目的。

注意：編譯的結果不是產生機器碼，而是產生位元組碼，位元組碼不能直接運行，必須通過JVM翻譯成機器碼才能運行。不同平台下編譯產生的位元組碼是一樣的，但是由JVM翻譯成的機器碼卻不一樣。

所以，運行Java程式必須有JVM的支援，因為編譯的結果不是機器碼，必須要經過JVM的再次翻譯才能執行。即使你將Java程式打包成可執行檔（例如 .exe），仍然需要JVM的支援。

注意：跨平台的是Java程式，不是JVM。JVM是用C/C++開發的，是編譯後的機器碼，不能跨平台，不同平台下需要安裝不同版本的JVM。

圖1  JVM實現跨平台關於JVM的執行效率

Java 推出的前幾年，人們有不同的看法，解釋位元組碼肯定比全速運行機器碼慢很多，犧牲效能換來跨平台的優勢是否值得？

然而，JVM 有一個選項，可以將使用最頻繁的位元組碼翻譯成機器碼並儲存，這一過程被稱為即時編譯。這種方式確實很有效，致使微軟的 .NET 平台也使用了虛擬機器。

現在的及時編譯器已經相當出色，甚至成了傳統編譯器的競爭者，某些情況下甚至超過了傳統編譯器，原因是JVM可以監控運行時資訊。例如，即時編譯器可以監控使用頻率高的代碼並進行最佳化，可以消除函數調用（即“內嵌”）。

但是，Java 畢竟有一些C/C++沒有的額外的開銷，關鍵應用程式速度較慢。比如Java採用了與平台無關的繪圖方式，GUI程式（用戶端程式）執行要慢；虛擬機器啟動也需要時間。

用戶端市場的折戟

Java 的GUI庫稱不上出色，介面不算友好，大部分使用者不太習慣；Java 的用戶端資源消耗也比較大，大資料量的應用和功能複雜的應用效能堪憂。

更加不能接受的是，微軟因自身利益和SUN分家後，Windows 便不再預裝JVM了，使用者安裝你的程式之前，必須要安裝JVM並正確設定，你可以要求普通使用者安裝你的軟體，但是你能期望他瞭解JVM的有關知識並正確安裝設定嗎？

雖然你可以將JVM整合在你的程式中，自動安裝並設定，不讓使用者幹預，但是你希望附帶一個比你的程式還要大好多的JVM嗎？一個軟體這樣做或許可以接受，成千上萬個軟體都這樣做，那使用者要安裝多少個JVM？磁碟空間要浪費多少？

所以，直接投放市場的面向普通使用者的用戶端程式，用Java開發的很少，大部分Java開發的用戶端是給企業內部員工使用，員工領到電腦時，技術部已經給配置好了。如果你希望從事用戶端開發，建議學習 C/C++ 和 .NET，它們在Window用戶端開發方面有較大的優勢。

種種原因，註定了Java用戶端不利於推向市場，讓普通使用者接受。不過話又說回來，用戶端開發也不是Java的初衷，Java最初是面向嵌入式的，卻隨著互連網的興起而快速成長，在Web開發上大顯身手。

Java知多少（2）虛擬機器(JVM)以及跨平台原理