2025年Java运行机制

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java的运行机制

Java程序的运行机制分为编写、编译和运行三个步骤。

1.编写

编写是指在Java开发环境中进行程序代码的编辑，最终生成后缀名为“.java”的Java源文件。

2.编译

编译是指使用Java编译器对源文件进行错误排查的过程，编译后将生成后缀名为.class的字节码文件，该文件可以被Java虚拟机（JVM）的解释器正常读取。

Java运行流程

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从编写出来的Java源文件，到编译为字节码文件，再到通过JVM执行程序，然后将程序的运行结果展示给用户，这是一个完整的Java运行流程。

JVM

JVM(Java Virtual Machine Java虚拟机)

（1）JVM是Java字节码执行的引擎，为java程序的执行提供必要的支持，还能优化java字节码，使之转换成效率更高的机器指令。程序员编写的程序最终都要在JVM上执行，JVM中类的装载是由类加载器（ClassLoader）和它的子类来实现的。

（2）ClassLoader是java运行时一个重要的系统组件，负责在运行时查找和装入类文件的类。

（3）JVM屏蔽了与具体操作系统平台相关的信息，从而实现了java程序只需生成在JVM上运行的字节码文件（class文件），就可以在多种平台上不加修改地运行。不同平台对应着不同的JVM，在执行字节码时，JVM负责将每一条要执行的字节码送给解释器，解释器再将其翻译成特定平台环境的机器指令并执行。java语言最重要的特点就是跨平台运行，使用JVM就是为了支持与操作系统无关，实现跨平台运行。

ClassLoader

（1）是JVM实现的一部分，包括bootstrapclassloader（启动类加载器）

（2）ClassLoader在JVM运行的时候加载java核心的API，通过java程序实现两个ClassLoader:

ExtClassLoader，它的作用是用来加载java的扩展API，也就是lib\ext类；
AppClassLoader，用来加载用户机器上CLASSPATH设置目录中的Class.

（3）ClassLoader加载流程：当运行一个程序的时候，JVM启动，运行bootstrapclassloader，该ClassLoader加载java核心API，然后调用ExtClassLoader加载扩展API，最后AppClassLoader加载CLASSPATH目录下定义的Class.

JRE

JRE是JavaRuntimeEnvironment，java运行时环境，它是java程序运行所必须的环境集合，主要由java虚拟机、java平台核心类和若干支持文件组成。其不包含开发工具、编译器、调试器以及其他工具。

在执行java程序的时候，操作系统会按照下面顺序寻找JRE环境。

（1）先查找当前目录下有没有JRE

（2）再查找父目录下有没有JRE

（3）接着在环境变量PATH制定的路径中查找JRE

（4）注册表查看CurrentVersion的键值指向哪个JRE

JRE自带的基础类库主要在JRE\LIB\rt.jar文件中。在程序运行时，JRE由ClassLoader(类加载器)负责查找和加载程序引用到的基类库和其他类库。基础类库，Classloader会自动到rt.jar的位置；其他的类库，ClassLoader在环境变量CLASSPATH制定的路径中搜索。

JDK

JDK是Java Development Kit，简称java开发工具包。

JDK是java的核心。它包括java运行环境、一堆java工具盒java基础的类库（rt.jar）。

JDK包含JRE的全部内容外，还包含开发者用以编译、调试和运行java程序的工具。

JDK、JRE、JVM之间的关系：

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高级语言的运行机制

我们编程都是用的高级语言，计算机不能直接理解高级语言，只能理解和运行机器语言，所以必须要把高级语言翻译成机器语言，计算机才能运行高级语言所编写的程序。

翻译，其实翻译的方式有两种，一个是编译，一个是解释。两种方式只是翻译的时间不同。

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java的运行机制

JVM

ClassLoader

JRE

JDK

高级语言的运行机制

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