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Java跨平台原理

时间:2017-03-13

1、什么是平台

Java是可以跨平台的编程语言,那我们首先得知道什么是平台,我们把CPU处理器与操作系统的整体叫平台

CPU大家都知道,如果计算机是人,那CPU就是人的大脑,它既负责思维运算,又负责身体各部件的命令控制。CPU的种类很多,除去我们熟知的Intel与AMD外,还有比如上面说到的SUN的Sparc,比如IBM的PowerPC等等,这些各个公司生产的CPU使用或相同或不同的指令集。指令集就是cpu中用来计算和控制计算机系统的一套指令的集合。指令集又分为精简指令集(RISC)与复杂指令集(CISC),每种cpu都有其特定的指令集。开发程序,首先要知道该程序在什么CPU上运行,也就是要知道CPU所使用的指令集。

下面说操作系统,操作系统是充当用户和计算机之间交互的界面软件,不同的操作系统支持不同的CPU,严格意义上说是不同的操作系统支持不同CPU的指令集。例如  windows和liunx都支持Intel和AMD的复杂指令集,但并不支持PowerPC所使用的精简指令集,而早期的MAC电脑使用的是PowerPC处理器,所以也就无法在MAC下直接安装windows,直到05年MAC改用了Intel的CPU,才使在MAC下安装windows成为可能。但问题来了,原来的MAC 操作系统也只支持PowerPC,在Intel上也不能安装,怎么办?所以苹果公司也得重写自己的MAC操作系统以支持这种变化。最后总结下,我们要知道,不同的操作系统支持不同的CPU指令集,现在的windows,liunx,mac,solaris都支持Intel与AMD的CPU指令集。

有了上面的铺垫,旺旺老师就要告诉大家,如果您要开发程序,首先应该确定:1,CPU类型,也就是指令集类型;2,操作系统;我们把这种软硬件的结合叫平台。也可以说“平台= CPU+OS”。又因为现在主流的操作系统都支持主流的CPU,所以有时也把操作系统称为平台。

知道什么是平台,我们看Java跨平台原理。

2、Java跨平台原理

首先看一张与C语言有关的图:

如果您有过C的开发经历,这张图看起来将非常轻松。我们知道,只要是用标准C开发的程序,使用不同的编译器编译后的可执行文件是可以在对应平台运行的,比如windows可以使用VC编译,那编译后的exe文件就可以在windows下运行;liunx下可以使用GCC编译,生成的可执行文件就可以在Liunx上运行。

到这里请大家思考一个问题:“VC编译的exe能在Liunx上运行吗?”

答案肯定是否定的。使用特定编译器编译的程序只能在对应的平台运行,这里也可以说编译器是与平台相关的,编译后的文件也是与平台相关的。我们说的语言跨平台是编译后的文件跨平台,而不是源程序跨平台,如果是源程序,任何一门语言都是跨平台的语言了。这个如果您不明白,看下面一个案例:

比 如火星真的有外星人(并且毋庸置疑,火星是韩国人的,火星文也一定是韩国人发明的),就像我们观察蚂蚁一样,火星人默默的观察着我们,有一天,当人类做的 什么事情让火星人实在是看不下去了(比如旺旺老师的书出版了你不买,哈哈,呕吐中,没关系,吐啊吐啊就吐习惯了),所以决定来地球教育我们,但有一个问 题,火星人只会说火星文,地球人理解不了,怎么办啊?找翻译呗(也许非主流可以帮忙,玩笑)!由中文翻译把火星文翻译为中文,英文翻译把火星文翻译为英文 等等等等,但这样问题来了,中文翻译翻译的东西只有中国人能听懂,美国人法国人根本不明白,英文翻译翻译的文章中国人也不明白,也就是语言不能跨平台。

那上例中,火星文就是C语言,各个国家是平台,中文翻译英文翻译就是对应平台的编译器,编译后的文章就是可执行文件。虽然源文章火星文是与平台无关的,但翻译器是与特定国家相关的,翻译后的文章也是与特定国家相关的。

接下来思考另一个问题“怎么让火星文跨平台呢?”

火星人想到了地球上有世界语,于是首先把自己的文章翻译为世界语;世界语各国人当然看不懂,没关系,火星人又给每个国家配备了一个世界语到本地语的翻译,这 样火星文只要翻译一次(翻译为世界语),就可以到各个国家运行了。还要记住,这个过程火星人要提供两个组件,第一是火星文到世界语的翻译,第二是世界语到 对应本地语言的翻译。如下图:

有了上面案例的积累,我们也知道了语言跨平台原理:“不能编译成机器语言,因为那样就与平台相关了,编译为中间语言,再由解释器二次编译,解释执行。”如下是Java跨平台原理表示图:

上图中的.java就是源程序,类似于c语言的.c,生成的中间码是.class,这个既是我们上文中说的中间语,各个平台解释器就是各种国家翻译。

接下来我们再比较下两种方式的差异:第一,C语言是编译执行的,编译器与平台相关,编译生成的可执行文件与平台相关;第二,Java是解释执行的,编译为中间码的编译器与平台无关,编译生成的中间码也与平台无关(一次编译,到处运行),中间码再由解释器解释执行,解释器是与平台相关的,也就是不同的平台需要不同的解释器.

这里再说下语言根据执行方式的不同分类:第一是编译执行,如上文中说到的C,它把源程序由特定平台的编译器一次性编译为平台相关的机器码,它的优点是执行速度快,缺点是无法跨平台;第二是解释执行,如HTML,JavaScript,它使用特定的解释器,把代码一行行解释为机器码,类似于同声翻译,它的优点是可以跨平台,缺点是执行速度慢,暴露源程序;第三种是从Java开始引入的“中间码+虚拟机”的方式,它既整合了编译语言与解释语言的优点,同时如虚拟机又可以解决如垃圾回收,安全性检查等这些传统语言头疼的问题,所以其后微软的.NET平台也使用的这种方式。

Java先编译后解释

同一个.class文件在不同的虚拟机会得到不同的机器指令(Windows和Linux的机器指令不同),但是最终执行的结果却是相同的

原文:http://xiaozhen1900.blog.163.com/blog/static/1741732572011325111945246/