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极客时间 | Java核心技术36讲

https://time.geekbang.org/column/article/6845[2018/7/6 9:30:29]

第1

讲

谈谈

你

对

Java平台的理解？

2018-05-05 杨晓峰

第

讲

谈谈

你

对

Java

平台的理解？

朗读人：黄洲君 08′03′′ | 3.69M

从你接触 Java 开发到现在，你对 Java 最直观的印象是什么呢？是它宣传的 “Write once, run

anywhere”，还是目前看已经有些过于形式主义的语法呢？你对于 Java 平台到底了解到什么程

度？请你先停下来总结思考一下。

今天我要问你的问题是，谈谈你对 Java 平台的理解？“Java 是解释执行”，这句话正确吗？

典型回答

Java 本身是一种面向对象的语言，最显著的特性有两个方面，一是所谓的“书写一次，到处运

行”（Write once, run anywhere），能够非常容易地获得跨平台能力；另外就是垃圾收集（GC,

Garbage Collection），Java 通过垃圾收集器（Garbage Collector）回收分配内存，大部分情况

下，程序员不需要自己操心内存的分配和回收。

我们日常会接触到 JRE（Java Runtime Environment）或者 JDK（Java Development Kit）。

JRE，也就是 Java 运行环境，包含了 JVM 和 Java 类库，以及一些模块等。而 JDK 可以看作是

JRE 的一个超集，提供了更多工具，比如编译器、各种诊断工具等。

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对于“Java 是解释执行”这句话，这个说法不太准确。我们开发的 Java 的源代码，首先通过

Javac 编译成为字节码（bytecode），然后，在运行时，通过 Java 虚拟机（JVM）内嵌的解释器

将字节码转换成为最终的机器码。但是常见的 JVM，比如我们大多数情况使用的 Oracle JDK 提供

的 Hotspot JVM，都提供了 JIT（Just-In-Time）编译器，也就是通常所说的动态编译器，JIT 能

够在运行时将热点代码编译成机器码，这种情况下部分热点代码就属于编译执行，而不是解释执行

了。

考点分析

其实这个问题，问得有点笼统。题目本身是非常开放的，往往考察的是多个方面，比如，基础知识

理解是否很清楚；是否掌握 Java 平台主要模块和运行原理等。很多面试者会在这种问题上吃亏，

稍微紧张了一下，不知道从何说起，就给出个很简略的回答。

对于这类笼统的问题，你需要尽量表现出自己的思维深入并系统化，Java 知识理解得也比较全面，

一定要避免让面试官觉得你是个“知其然不知其所以然”的人。毕竟明白基本组成和机制，是日常

工作中进行问题诊断或者性能调优等很多事情的基础，相信没有招聘方会不喜欢“热爱学习和思

考”的面试者。

即使感觉自己的回答不是非常完善，也不用担心。我个人觉得这种笼统的问题，有时候回答得稍微

片面也很正常，大多数有经验的面试官，不会因为一道题就对面试者轻易地下结论。通常会尽量引

导面试者，把他的真实水平展现出来，这种问题就是做个开场热身，面试官经常会根据你的回答扩

展相关问题。

知

识扩

展

回归正题，对于 Java 平台的理解，可以从很多方面简明扼要地谈一下，例如：Java 语言特性，包

括泛型、Lambda 等语言特性；基础类库，包括集合、IO/NIO、网络、并发、安全等基础类库。

对于我们日常工作应用较多的类库，面试前可以系统化总结一下，有助于临场发挥。

或者谈谈 JVM 的一些基础概念和机制，比如 Java 的类加载机制，常用版本 JDK（如 JDK 8）内嵌

的 Class-Loader，例如 Bootstrap、 Application 和 Extension Class-loader；类加载大致过

程：加载、验证、链接、初始化（这里参考了周志明的《深入理解 Java 虚拟机》，非常棒的 JVM

上手书籍）；自定义 Class-Loader 等。还有垃圾收集的基本原理，最常见的垃圾收集器，如

SerialGC、Parallel GC、 CMS、 G1 等，对于适用于什么样的工作负载最好也心里有数。这些都

是可以扩展开的领域，我会在后面的专栏对此进行更系统的介绍。

当然还有 JDK 包含哪些工具或者 Java 领域内其他工具等，如编译器、运行时环境、安全工具、诊

断和监控工具等。这些基本工具是日常工作效率的保证，对于我们工作在其他语言平台上，同样有

所帮助，很多都是触类旁通的。

下图是我总结的一个相对宽泛的蓝图供你参考。

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不再扩展了，回到前面问到的解释执行和编译执行的问题。有些面试官喜欢在特定问题上“刨根问

底儿”，因为这是进一步了解面试者对知识掌握程度的有效方法，我稍微深入探讨一下。

众所周知，我们通常把 Java 分为编译期和运行时。这里说的 Java 的编译和 C/C++ 是有着不同的

意义的，Javac 的编译，编译 Java 源码生成“.class”文件里面实际是字节码，而不是可以直接执

行的机器码。Java 通过字节码和 Java 虚拟机（JVM）这种跨平台的抽象，屏蔽了操作系统和硬件

的细节，这也是实现“一次编译，到处执行”的基础。

在运行时，JVM 会通过类加载器（Class-Loader）加载字节码，解释或者编译执行。就像我前面提

到的，主流 Java 版本中，如 JDK 8 实际是解释和编译混合的一种模式，即所谓的混合模式（-

Xmixed）。通常运行在 server 模式的 JVM，会进行上万次调用以收集足够的信息进行高效的编

译，client 模式这个门限是 1500 次。Oracle Hotspot JVM 内置了两个不同的 JIT compiler，C1

对应前面说的 client 模式，适用于对于启动速度敏感的应用，比如普通 Java 桌面应用；C2 对应

server 模式，它的优化是为长时间运行的服务器端应用设计的。默认是采用所谓的分层编译

（TieredCompilation）。这里不再展开更多 JIT 的细节，没必要一下子就钻进去，我会在后面介

绍分层编译的内容。

Java 虚拟机启动时，可以指定不同的参数对运行模式进行选择。比如，指定“-Xint”，就是告诉

JVM 只进行解释执行，不对代码进行编译，这种模式抛弃了 JIT 可能带来的性能优势。毕竟解释器

（interpreter）是逐条读入，逐条解释运行的。与其相对应的，还有一个“-Xcomp”参数，这是

告诉 JVM 关闭解释器，不要进行解释执行，或者叫作最大优化级别。那你可能会问这种模式是不

是最高效啊？简单说，还真未必。“-Xcomp”会导致 JVM 启动变慢非常多，同时有些 JIT 编译器

优化方式，比如分支预测，如果不进行 profiling，往往并不能进行有效优化。

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