Java平台技术

2019-11-18 11:51:49

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供稿：网友

　　　　在这一讲中，我们将重点介绍java 平台技术，首先介绍Java 核心技术Java 虚拟机的概貌、结构，然后再说明100 ％纯Java 的概念和纯Java 程序应遵循的原则，在本讲的最后，我们将介绍几种主要的Java 开发工具和浏览工具。　
　　
　　一、Java 虚拟机
　　　　上一讲我们已经提到平台无关性是Java 最重要的特性，而实现这一特性的基础就是Java 虚拟机。因此，了解Java 虚拟机的结构和工作方式对进一步理解Java 概念十分有益。下面我们将从两个方面介绍Java 虚拟机。　
　　
　　　　 1、什么是Java 虚拟机　
　　
　　　　可以说，Java 不仅仅是一种语言，更重要是一种区别于传统系统，遵循" 网络就是计算机" 信条的平台技术。Java 平台将面向对象系统扩展成包括程序和数据的网络计算机，而这个平台的核心就是Java 虚拟机，许多使Java 成为万能开发平台的属性都源于Java 虚拟机的概念和实现。　
　　
　　　　从底层看，Java 虚拟机就是以Java 字节码为指令组的软CPU。附图显示了Java 系统流程图（内含Java 虚拟机）。从附图可以看出，在服务器端首先由开发人员编写Java 程序并存为. Java 文件；其次，Java 编译器将.java 文件编译成由字节码组成的.class 文件；最后，将.class 文件存放在Web 服务器上。到此，Java 程序已作为Internet 或Intranet 资源存放在Web 服务器上随时可让客户使用。在客户端，用户使用WWW 浏览器，通过Internet/Intranet 将Web 服务器上的含有Java 程序的主页下载，再依赖本地Java 虚拟机对.class 文件解释执行。这样，内容丰富的Java 应用资源便由服务器传送到客户端，并在用户浏览器上显示出来。　
　　 Java平台技术

　　图1 Java 程序开发和运行过程　
　　
　　
　　
　　　　和普通的程序装入器一样，Java 虚拟机执行程序时首先从网络或本地存储器中装入.class 文件。由于网络的不安全因素较多，Hacker 的恶意攻击，网络病毒的侵袭等等，因此，Java 虚拟机在执行.class 文件前，首先要对其进行验证。如果没有通过验证，则不执行并给出错误信息，相反，如果程序成功地经过验证阶段，Java 虚拟机将运行翻译器读取字节码，把字节码转换成操作系统硬件相关的指令，并在真正的CPU 上执行。　
　　
　　　　字节码是Java 虚拟机的指令组（很象CPU 上的微码）。字节码形式为< 操作码><... 操作数>。其中，操作码就是指令码，占一个字节的长度，一个字节码可以有多少操作数。目前，Java 虚拟机规范中定度了220 个字节码指令。由于字节码指令数目种类繁多，相对于机器码语义层次较高，因此，Java 语言编译成字节码后文件尺寸较小便于网络传输。为了运行Java 字节码，硬件厂商或操作系统厂商在自己的硬件和操作 &I>　
　　
　　
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　　Transfer interrupted!
　　cute; 合中实现Java 虚拟机。Java 虚拟机程序模块通常用C、C ＋＋或相应CPU 支持的汇编语言编写。Java 虚拟机用主机操作系统帮助完成内存、文件系统、显示器、鼠标、键盘、网络和其它设备驱动器以及线程处理等。另外，各厂商开发自己系统的Java 虚拟机需要获得Java 许可证。标准的Javasoft 许可包括Java 类库和Java 虚拟机。每个拿到许可证的公司都会在自己的平台上成为Java 的监护人，他们可以优化系统性能，但必须保证独立于平台的纯Java 小程序能在他们的系统上运行。　
　　
　　　　从概念上讲，Java 虚拟机的基本执行单元是.class 文件。一个Java 程序经过编译后将形成多个.class 文件，而每个文件都对应一个程序中定义的类。因此，带有多个.class 文件的Java 程序在执行时与传统程序相比就有其特殊性。传统的程序在运行前，系统要装入含有全部程序码的单一执行文件，而Java 虚拟机在执行程序时则不同，它遵循" 即用即装入" 的原则。具体讲，由于一个.class 文件可以引用许多其它.class 文件（在Java 语言中，通过import,implement 或extends 语句实现），当运行的类需要其他类时，Java 虚拟机即从网络或本地文件系统装入.class 文件。将这个概念拓广，不同类可以由不同开发者在不同服务器上开发，Java 虚拟机能够动态地装入和联接所需要的类文件。这对今后软件开发以及分布式计算都将有深远的意义。例如：这种结构可以使在服务器向客户机提供软件新版本时，只更新相应的.class 文件，真正实现零管理客户机以及无版本软件等。　
　　
　　　　另外，Java 虚拟机是使.class 文件具有跨平台能力的核心结构，同一.class 文件可以运行在实现Java 虚拟机的不同计算机上。虚拟机只需要知道.class 文件应该是什么结构和应当包含什么，而不必管.class 文件对应的源程序代码是由何种语言编写的。由于各种语言的编译器与Java 虚拟机本身无关，因此只要不同语言的编译器能从这些源文件中产生Java 字节码，开发人员就可以使用各人所熟悉的Ada,C 或C ＋＋语言编写的运行在任何Java 虚拟机上的应用程序，而不必一定要学习Java 语言。实现以上所说的内容，将大大简化现有软件向平台无关软件转化的工作。　
　　
　　　　 2、Java 虚拟机结构　
　　
　　　　 Java 虚拟机体系结构包括以下部分：数据类型、指令组、寄存器组、方法区、无用单元回收堆，下面分别介绍。　
　　
　　　　 Java 虚拟机规定了统一的数据类型以及类型长度。例如，整型为32 位长，浮点为IEEE 754 格式等等。对于各种操作系统如硬件数据类型长度是相同的。程序没有改变数据类型的自由。　
　　
　　　　 Java 虚拟机的寄存器用于保存机器的运行状态，它们同微处理器的寄存器很类似。Java 虚拟机寄存器有四种：　
　　
　　　　 pc: Java 程序计数器，包含下一字节码指令的地址　
　　
　　　　 optop：指向操作数栈顶端的指针　
　　
　　　　 frame：指向当前执行方法的执行环境的指针　
　　
　　　　 var：指向当前执行方法局部变量区第一个变量的指针　
　　
　　　　 Java 虚拟机是栈式的，它不定义或使用寄存器来传递或接受参数，其目的是为了保证指令集的简洁性和实现时的高效性（特别是对于寄存器数目不多的处理器）。　
　　
　　　　 Java 虚拟机的方法区是编译后的代码区域，它包括方法代码、符号表等。　
　　
　　　　 Java 虚拟机的栈有三个区域：局部变量区、执行环境区、操作数区。Java 虚拟机并不保证任何内存单元回收的时间安排，所以Java 编程人员不要误以为只要对象不再在程序中使用，对象占用的内存就立即可用。这就意味着，开发需要大量内存的程序时必须格外小心，连续申请内存可能引起内存不足的错误。　
　　
　　　　 3.Java 虚拟机的安全措施。　
　　
　　　　前面已经提到，Java 程序可以从网络上下载运行，这必然带来许多不安全因素。一些恶意的Hacker 可以直接写出字节代码段攻击用户节点，如删除文件、搞乱硬盘或未经用户许可在网上发送本地信息等。这些防卫本地机被攻击的任务就交给了Java 虚拟机完成。Java 虚拟机提供了几种安全机制，其中两种主要的机制是安全管理器和Java 类文件认证器。　
　　
　　　　安全管理器是安全的实施者，它是一个可扩展类，提供加在应用程序和特写系统上的安

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