指数爆炸's Notes

Appearance

$$ Write Once，Run Anywhere $$

Java 技术体系 ​

[!quote] Java 技术体系：

  • Java 程序设计语言
  • 各种硬件平台上的 Java 虚拟机实现
  • Class 文件格式
  • Java 类库 API

[!quote] JDK【Java Development Kit】 JDK 是用于支持 Java 程序开发的最小环境，包括了：

  • Java 程序设计语言
  • JRE
  • 各种工具

[!quote] JRE【Java Runtime Environment】 JRE 是支持 Java 程序运行的标准环境，包括：

  • Java 类库 API 中的 Java SE API
  • JVM

[!quote] Java 的四条主要产品线：

  • Java Card：支持 Java 小程序运行在小内存设备（如智能卡）上的平台
  • Java ME【Micro Edition】：支持 Java 程序运行在移动终端上的平台，对 Java API 有所精简，并加入了移动终端的针对性支持。但是在智能手机上非常流行的主要使用 Java 语言开发的 Android 并不属于 Java ME
  • Java SE【Standard Edition】：支持面向桌面级应用的 Java 平台，提供了完整的 Java 核心 API
  • Java EE【Enterprise Edition】：支持使用多层架构的企业应用（如 ERP、MIS、CRM 应用）的 Java 平台，除了提供 Java SE API 外，还对其做了大量有针对性的扩充，并提供了相关的部署支持

[!hint] 解释型语言 和 编译型语言

  • 解释型语言：在程序运行的时候，解释器会逐行读取源代码，然后逐行翻译和执行，例如 Python
    • 解释器不会生成目标代码文件，每次运行程序都需要重新翻译，这就是为什么解释型语言的运行速度通常比编译型语言慢
  • 编译型语言：在程序运行之前，先将整个源代码翻译成目标代码【通常是机器语言】，生成的目标代码文件可以单独运行，无需再次翻译，例如 C++

而我的神 “Java” ，是解释型【在 JVM 中解释】和编译型【生成了 .class 文件】的结合

JDK 版本演进过程 ​

  • JDK 1.0 提供了一个纯解释执行的 Java 虚拟机实现，Applet，AWT ……
  • JDK 1.1 JAR 文件格式，JDBC，JavaBeans，RMI ……
  • JDK 1.2 EJB，Java Plug-in，Java IDL，Swing …… ；添加了 HotSpot 虚拟机，在 Java 虚拟机中第一次内置了 JIT 【Just In Time】 即时编译器；添加了 strictfp 关键字，Collections 集合类 ……
  • JDK 1.3 改进 Java 类库
  • JDK 1.4 正则表达式，异常链，NIO，日志类，XML 解析器，XSLT 转换器 ……
  • 微软的 .NET 出现与 Java 竞争
  • JDK 5 自动装箱，泛型，动态注解，枚举，可变长参数，遍历循环 …… ；改进了虚拟机中 Java 的内存模型；提供了并发包
  • JDK 6 对 JVM 内部做了大量改进：锁与同步，垃圾收集，类加载
  • JDK 7 提供新的 G1 收集器，加强对非 Java 语言的调用支持，可并行的类加载架构 …… ；对 ARM 指令集架构提供了支持，意味着可以为 Mac OS X 系统提供支持
  • JDK 8 对 Lambda 表达式的支持，内置 Nashorn JavaScript 引擎的支持【允许在 JVM 上运行 JavaScript 代码】，新的时间日期 API
  • JDK 9 引入了 Jigsaw 模块化系统【把 Java 的庞大的运行时环境 JRE 分解为一系列可互换的模块，这样开发者可以只选择他们需要的模块来构建应用，从而减少应用的大小和复杂度】；支持 HTTP 2 客户端 API 等 91 个 JEP
  • JDK 10 内部重构【统一源仓库，统一垃圾收集器接口，统一即时编译器接口 ……】
  • JDK 11 引入 ZGC 垃圾收集器
  • JDK 12 Switch 表达式、Java 微测试套件 ……

[!quote] JIT 即时编译器 JIT 编译器在程序运行时将热点代码【被频繁执行的代码】编译为机器代码，这样就可以直接执行，而不需要再解释字节码，大大提高了执行效率

JVM 家族的变迁 ​

  • Sun Classic 虚拟机始祖，这款虚拟机只能使用纯解释器方式来执行 Java 代码，但是也可以用外挂的方式来使用即时编译器，只是如果外挂了即时编译器，即时编译器就会完全接管虚拟机的执行系统，解释器便不能再工作了
  • Exact VM 现代高性能虚拟机雏形【热点探测，两级即时编译器，编译器与解释器混合工作模式 ……】，使用了准确式内存管理

[!quote] 准确式内存管理 准确式内存管理 是指虚拟机可以知道内存中某个位置的数据具体是什么类型，这也是在垃圾收集时准确判断堆上的数据是否还可能被使用的前提

程序在运行时，用户都期望它能快速响应，也就是能迅速给出结果或反馈，不能让用户等太久。比如打开一个应用程序，用户希望它能很快打开并可用

然而，有些能提升程序执行效率的优化技术，在实际运用时需要花费比较多的时间去完成编译相关操作。就好比要把一段代码进行非常细致深入的分析和改造，这个过程会消耗不少时间

要是编译器采用了这些比较耗时的优化技术，那么程序在开始启动或者运行到某些关键地方时，就会因为编译花费时间而出现明显的停顿、延迟。这会让用户感觉程序好像卡住了、反应特别慢 为了不让这种情况出现，也就是为了让程序能尽快响应，让用户不觉得卡顿，编译器的开发者就只能选择不使用那些虽然能让程序性能更好但却会耗费很多编译时间的优化技术。比如说，他们可能就不会去做特别深入的代码重新构建优化，或者简化一些复杂算法的优化步骤。这样做虽然能让编译速度变快，程序能较快地运行起来，但也意味着牺牲了程序本来可能达到的最好执行效率，也就是程序的性能没有达到最优状态