全国计算机二级Java考试入门教程：Java 技术三大特性

 　Java 技术三大特性

　　1 ：虚拟机

　　Java 虚拟机 JVM(Java Virtual Machine)在 Java 编程里面具有非常重要的地位，约相当于前面学到的 Java 运行环境，虚拟机的基本功能如下：

　　(1)：通过 ClassLoader 寻找和装载 class 文件

　　(2)：解释字节码成为指令并执行，提供 class 文件的运行环境

　　(3)：进行运行期间垃圾回收

　　(4)：提供与硬件交互的平台

　　Java虚拟机是在真实机器中用软件模拟实现的一种想象机器。Java虚拟机代码被存储在 .class文件中; 每个文件都包含最多一个public类。 Java 虚拟机规范为不同的硬件平台提供了一种编译Java技术代码的规范，该规范使Java 软件独立于平台，因为编译是针对作为虚拟机的“一般机器”而做。这个“一般机器”可用软件模拟并运行于各种现存的计算机系统，也可用硬件来实现。编译器在获取Java应用程序的源代码后，将其生成字节码，它是为JVM生成的一种机器码指令。每个Java解释器，不管它是Java技术开发工具，还是可运行applets 的Web浏览器，都可执行JVM。

　　JVM 为下列各项做出了定义

　　- 指令集(相当于中央处理器[CPU] )

　　- 寄存器

　　- 类文件格式

　　- 栈

　　- 垃圾收集堆

　　- 存储区

　　JVM 的代码格式由紧缩有效的字节码构成。 由 JVM 字节码编写的程序必须保持适当的类型约束。大部分类型检查是在编译时完成。任何从属的 Java 技术解释器必须能够运行任何含有类文件的程序，这些类文件应符合 Java 虚拟机规范中所指定的类文件格式。

　　1.1 ：虚拟机是 Java 平台无关的保障

　　正是因为有虚拟机这个中间层，Java 才能够实现与平台无关。 虚拟机就好比是一个 Java运行的基本平台，所有的 Java 程序都运行在虚拟机上，如下图所示：

　　2 ：垃圾回收

　　2.1 ：什么是垃圾

　　在程序运行的过程中，存在被分配了的内存块不再被需要的情况，那么这些内存块对程序来讲就是垃圾。

　　产生了垃圾，自然就需要清理这些垃圾，更为重要的是需要把这些垃圾所占用的内存资源，回收回来，加以再利用，从而节省资源，提高系统性能。

　　2.2 ：垃圾回收

　　- 不再需要的已分配内存应取消分配(释放内存)

　　- 在其它语言中，取消分配是程序员的责任

　　- Java 编程语言提供了一种系统级线程以跟踪内存分配

　　- 垃圾收集

　　- 可检查和释放不再需要的内存

　　- 可自动完成上述工作

　　- 可在 JVM 实现周期中，产生意想不到的变化

　　许多编程语言都允许在程序运行时动态分配内存，分配内存的过程由于语言句法不同而有所变化，但总是要将指针返回到内存的起始位置，当分配内存不再需要时(内存指针已溢出范围)，程序或运行环境应释放内存。

　　在 C，C++ 或其它语言中，程序员负责释放内存。有时，这是一件很困难的事情。因为你并不总是事先知道内存应在何时被释放。 当在系统中没有能够被分配的内存时，可导致程序瘫痪，这种程序被称作具有内存漏洞。

　　Java 编程语言解除了程序员释放内存的责任。它可提供一种系统级线程以跟踪每一次内存的分配情况。在 Java 虚拟机的空闲周期，垃圾收集线程检查并释放那些可被释放的内存。垃圾收集在 Java 技术程序的生命周期中自动进行，它解除了释放内存的要求，这样能够有效避免内存漏洞和内存泄露(内存泄露就是程序运行期间，所占用的内存一直往上涨，很容易造成系统资源耗尽而降低性能或崩溃)。

　　2.3 ：提示

　　(1)：在 Java 里面，垃圾回收是一个自动的系统行为，程序员不能控制垃圾回收的功能和行为。比如垃圾回收什么时候开始，什么时候结束，还有到底哪些资源需要回收等，都是程序员不能控制的。

　　(2)：有一些跟垃圾回收相关的方法，比如：System.gc() , 记住一点，调用这些方法，仅仅是在通知垃圾回收程序，至于垃圾回收程序运不运行，什么时候运行，都是无法控制的。

　　(3)：程序员可以通过设置对象为 null(后面会讲到)来标示某个对象不再被需要了，这只是表示这个对象可以被回收了，并不是马上被回收。

　　3 ：代码安全

　　Java 如何保证编写的代码是安全可靠的呢?

　　(1)：第一关：编写的代码首先要被编译成为 class 文件，如果代码写得有问题，编译期间就会发现，然后提示有编译错误，无法编译通过。

　　(2)：第二关：通过编译关后，在类装载的时候，还会进行类装载检查，把本机上的类和网络资源类相分离，在调入类的时候进行检查，因而可以限制任何“特洛伊木马”的应用。

　　(3)：第三关：类装载后，在运行前，还会进行字节码校验，以判断你的程序是安全的。

　　(4)：第四关：如果你的程序在网络上运行，还有沙箱 (Sand Box)的保护，什么是沙箱呢?

　　就是如果你的程序没有获得授权，只能在沙箱限定的范围内运行，是不能够访问本地资源的，从而保证安全性。

　　如下图所示：

　　学习到这里，大家应该对 Java 有了一定的了解了。 现在是否想要看看 Java 程序究竟什么样子呢?是不是想要体会一下如何开发 Java 程序呢?下面我们先来看看如何构建 JSE 的环境，这是进行 Java 程序开发的第一步。