“一次编译，到处执行” 又能体现 Java 的哪些思想？

分析

这是一个比较笼统的问题，可以从很多方面进行回答。Java 作为一种面向对象的语言，一方面是具有 “一次编译，到处执行” 的跨平台能力，另一方面是具有垃圾回收机制，利用垃圾收集器回收内存，不用向 C++ 那样考虑 那么多 的内存分配问题。

“Java 是解释执行” 这句话如果细说的话，可以认为首先将 Java 源代码 编译为 字节码，然后在运行时，通过 Java 虚拟机内嵌的解释器(Interpreter)将 字节码 转换成最终计算机能够识别的 机器码，从而让机器能够执行。但像 HotSpot 这样的虚拟机，为了 Java 程序执行的高效，还提供了一种 JIT(Just In Time Compiler) 编译器，即 动态编译 或 即时编译。该方式能够使得程序在 运行时 将 热点代码(Hot Spot Code) 编译成与平台相关的 机器码，并进行各种层次的优化。这种情况下，对于部分 热点代码 来说就属于 编译执行 而不是 解释执行。

所谓的 热点代码 就是说：当虚拟机通过解释器执行字节码文件的时候，当虚拟机发现某个方法或者代码块的运行特别繁琐的时候，就会把这部分代码称为 热点代码。

对于 “如何理解 Java?”，涉及了许多方面，如下所示：

  • 基本语言特性、面向对象、反射、泛型等；
  • Java 类库
    • 核心类库，如 IO/NIO、网络、工具类等；
    • 安全类库；
    • JDK Management 类库；
    • 第三方类库；
  • Java 虚拟机
    • GC；
    • 运行时；
    • 动态编译；
    • 辅助功能，如 JFR 等；
  • 工具
    • 辅助工具，如 JLink、JAR、JDeps 等；
    • 编译器，如 javac、sjavac；
    • 诊断工具，如 jmap、jstack、jconsole、jhsdb、jcmd 等。

我觉得对于这种范围涉及的比较广的问题，最好能把实现原理弄清楚。对于 “一次编译，到处执行” 说的是 Java 语言跨平台的特性，这种特性和 Java 虚拟机有关，由于不同平台下都含有对应的 JDK，这就为 Java 语言的运行提供了必要的环境。这里并不是说 Java 语言可以实现跨平台，只不过是说在不同的平台下都有可以让 Java 语言运行的环境而已，所以就有了一次编译，到处运行的效果。

Java 分为 编译期 和 运行时，执行流程为 编码->编译->运行。

对于 编译期 来说，是将 Java 源代码编译成 .class 文件，即 字节码 文件，这种文件就是可以到处运行的文件，这一步完成了第一次编译；然后 Java 字节码文件会被 JVM 编译为目标机器代码，这是 Java 的第二次编译。

对于 运行时 来说，“到处运行” 需要的是 JVM，在任何可以运行 Java 程序的地方都含有一个 JVM 操作系统，因此实现了到处运行的效果。此外，在 JDK 9 中，引入了一种新的编译方式，即 AOT(Ahead of Time Compliation)，该方式可以将字节码编译成机器码。当然，这是围绕着虚拟机的效率问题进行展开的一些优化技术。

参考