Java虛擬機(jī)(JVM)以及跨平臺(tái)原理
相信大家已經(jīng)了解到Java具有跨平臺(tái)的特性，可以“一次編譯，到處運(yùn)行”，在Windows下編寫(xiě)的程序，無(wú)需任何修改就可以在Linux下運(yùn)行，這是C和C++很難做到的。

那么，跨平臺(tái)是怎樣實(shí)現(xiàn)的呢？這就要談及Java虛擬機(jī)（Java Virtual Machine，簡(jiǎn)稱 JVM）。

JVM也是一個(gè)軟件，不同的平臺(tái)有不同的版本。我們編寫(xiě)的Java源碼，編譯后會(huì)生成一種 .class 文件，稱為字節(jié)碼文件。Java虛擬機(jī)就是負(fù)責(zé)將字節(jié)碼文件翻譯成特定平臺(tái)下的機(jī)器碼然后運(yùn)行。也就是說(shuō)，只要在不同平臺(tái)上安裝對(duì)應(yīng)的JVM，就可以運(yùn)行字節(jié)碼文件，運(yùn)行我們編寫(xiě)的Java程序。

而這個(gè)過(guò)程中，我們編寫(xiě)的Java程序沒(méi)有做任何改變，僅僅是通過(guò)JVM這一”中間層“，就能在不同平臺(tái)上運(yùn)行，真正實(shí)現(xiàn)了”一次編譯，到處運(yùn)行“的目的。

JVM是一個(gè)”橋梁“，是一個(gè)”中間件“，是實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)的關(guān)鍵，Java代碼首先被編譯成字節(jié)碼文件，再由JVM將字節(jié)碼文件翻譯成機(jī)器語(yǔ)言，從而達(dá)到運(yùn)行Java程序的目的。

注意：編譯的結(jié)果不是生成機(jī)器碼，而是生成字節(jié)碼，字節(jié)碼不能直接運(yùn)行，必須通過(guò)JVM翻譯成機(jī)器碼才能運(yùn)行。不同平臺(tái)下編譯生成的字節(jié)碼是一樣的，但是由JVM翻譯成的機(jī)器碼卻不一樣。

所以，運(yùn)行Java程序必須有JVM的支持，因?yàn)榫幾g的結(jié)果不是機(jī)器碼，必須要經(jīng)過(guò)JVM的再次翻譯才能執(zhí)行。即使你將Java程序打包成可執(zhí)行文件（例如 .exe），仍然需要JVM的支持。

注意：跨平臺(tái)的是Java程序，不是JVM。JVM是用C/C++開(kāi)發(fā)的，是編譯后的機(jī)器碼，不能跨平臺(tái)，不同平臺(tái)下需要安裝不同版本的JVM。

關(guān)于JVM的執(zhí)行效率

Java 推出的前幾年，人們有不同的看法，解釋字節(jié)碼肯定比全速運(yùn)行機(jī)器碼慢很多，犧牲性能換來(lái)跨平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)是否值得？

然而，JVM 有一個(gè)選項(xiàng)，可以將使用最頻繁的字節(jié)碼翻譯成機(jī)器碼并保存，這一過(guò)程被稱為即時(shí)編譯。這種方式確實(shí)很有效，致使微軟的 .NET 平臺(tái)也使用了虛擬機(jī)。

現(xiàn)在的及時(shí)編譯器已經(jīng)相當(dāng)出色，甚至成了傳統(tǒng)編譯器的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，某些情況下甚至超過(guò)了傳統(tǒng)編譯器，原因是JVM可以監(jiān)控運(yùn)行時(shí)信息。例如，即時(shí)編譯器可以監(jiān)控使用頻率高的代碼并進(jìn)行優(yōu)化，可以消除函數(shù)調(diào)用（即“內(nèi)嵌”）。

但是，Java 畢竟有一些C/C++沒(méi)有的額外的開(kāi)銷，關(guān)鍵應(yīng)用程序速度較慢。比如Java采用了與平臺(tái)無(wú)關(guān)的繪圖方式，GUI程序（客戶端程序）執(zhí)行要慢；虛擬機(jī)啟動(dòng)也需要時(shí)間。
客戶端市場(chǎng)的折戟

Java 的GUI庫(kù)稱不上出色，界面不算友好，大部分用戶不太習(xí)慣；Java 的客戶端資源消耗也比較大，大數(shù)據(jù)量的應(yīng)用和功能復(fù)雜的應(yīng)用性能堪憂。

更加不能接受的是，微軟因自身利益和SUN分家后，Windows 便不再預(yù)裝JVM了，用戶安裝你的程序之前，必須要安裝JVM并正確設(shè)置，你可以要求普通用戶安裝你的軟件，但是你能期望他了解JVM的有關(guān)知識(shí)并正確安裝設(shè)置嗎？

雖然你可以將JVM集成在你的程序中，自動(dòng)安裝并設(shè)置，不讓用戶干預(yù)，但是你希望附帶一個(gè)比你的程序還要大好多的JVM嗎？一個(gè)軟件這樣做或許可以接受，成千上萬(wàn)個(gè)軟件都這樣做，那用戶要安裝多少個(gè)JVM？磁盤(pán)空間要浪費(fèi)多少？

所以，直接投放市場(chǎng)的面向普通用戶的客戶端程序，用Java開(kāi)發(fā)的很少，大部分Java開(kāi)發(fā)的客戶端是給企業(yè)內(nèi)部員工使用，員工領(lǐng)到電腦時(shí)，技術(shù)部已經(jīng)給配置好了。如果你希望從事客戶端開(kāi)發(fā)，建議學(xué)習(xí) C/C++ 和 .NET，它們?cè)赪indow客戶端開(kāi)發(fā)方面有較大的優(yōu)勢(shì)。

種種原因，注定了Java客戶端不利于推向市場(chǎng)，讓普通用戶接受。不過(guò)話又說(shuō)回來(lái)，客戶端開(kāi)發(fā)也不是Java的初衷，Java最初是面向嵌入式的，卻隨著互聯(lián)網(wǎng)的興起而快速成長(zhǎng)，在Web開(kāi)發(fā)上大顯身手。

Java類和對(duì)象的概念
Java是一門(mén)面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言，理解Java，首先要理解類與對(duì)象這兩個(gè)概念。

Java中的類可以看做C語(yǔ)言中結(jié)構(gòu)體的升級(jí)版。結(jié)構(gòu)體是一種構(gòu)造數(shù)據(jù)類型，可以包含不同的成員（變量），每個(gè)成員的數(shù)據(jù)類型可以不一樣；可以通過(guò)結(jié)構(gòu)體來(lái)定義結(jié)構(gòu)體變量，每個(gè)變量擁有相同的性質(zhì)。例如：

#include <stdio.h>
int main(){
  // 定義結(jié)構(gòu)體 Student
  struct Student{
    // 結(jié)構(gòu)體包含的變量
    char *name;
    int age;
    float score;
  };
  // 通過(guò)結(jié)構(gòu)體來(lái)定義變量
  struct Student stu1;
  // 操作結(jié)構(gòu)體的成員
  stu1.name = "小明";
  stu1.age = 15;
  stu1.score = 92.5;
 
  printf("%s的年齡是 %d，成績(jī)是 %f\n", stu1.name, stu1.age, stu1.score);
  return 0;
}

運(yùn)行結(jié)果：

小明的年齡是 15，成績(jī)是 92.500000

Java中的類也是一種構(gòu)造數(shù)據(jù)類型，但是進(jìn)行了一些擴(kuò)展，類的成員不但可以是變量，還可以是函數(shù)；通過(guò)類定義出來(lái)的變量也有特定的稱呼，叫做“對(duì)象”。例如：

public class Demo {
  public static void main(String[] args){
    // 定義類Student
    class Student{ // 通過(guò)class關(guān)鍵字類定義類
      // 類包含的變量
      String name;
      int age;
      float score;
      // 類包含的函數(shù)
      void say(){
        System.out.println( name + "的年齡是 " + age + "，成績(jī)是 " + score );
      }
    }
    // 通過(guò)類來(lái)定義變量，即創(chuàng)建對(duì)象
    Student stu1 = new Student(); // 必須使用new關(guān)鍵字
    // 操作類的成員
    stu1.name = "小明";
    stu1.age = 15;
    stu1.score = 92.5f;
    stu1.say();
  }
}

運(yùn)行結(jié)果：

小明的年齡是 15，成績(jī)是 92.5

在C語(yǔ)言中，通過(guò)結(jié)構(gòu)體名稱就可以完成結(jié)構(gòu)體變量的定義，并分配內(nèi)存空間；但是在Java中，僅僅通過(guò)類來(lái)定義變量不會(huì)分配內(nèi)存空間，必須使用new關(guān)鍵字來(lái)完成內(nèi)存空間的分配。

可以將類比喻成圖紙，對(duì)象比喻成零件，圖紙說(shuō)明了零件的參數(shù)及其承擔(dān)的任務(wù)；一張圖紙可以生產(chǎn)出具有相同性質(zhì)的零件，不同圖紙可以生產(chǎn)不同類型的零件。

在Java中，使用new關(guān)鍵字，就可以通過(guò)類來(lái)創(chuàng)建對(duì)象，即將圖紙生產(chǎn)成零件，這個(gè)過(guò)程叫做類的實(shí)例化，因此也稱對(duì)象是類的一個(gè)實(shí)例。

注意：類只是一張圖紙，起到說(shuō)明的作用，不占用內(nèi)存空間；對(duì)象才是具體的零件，要有地方來(lái)存放，才會(huì)占用內(nèi)存空間。

類所包含的變量和函數(shù)都有特定的稱呼，變量被稱為屬性（通常也稱成員變量），函數(shù)被稱為方法，屬性和方法統(tǒng)稱為類的成員。
面向?qū)ο缶幊?Object Oriented Programming, OOP)

類是一個(gè)通用的概念，Java、C++、C#、PHP等很多編程語(yǔ)言中都有類，都可以通過(guò)類創(chuàng)建對(duì)象。可以將類看做是結(jié)構(gòu)體的升級(jí)版，C語(yǔ)言的晚輩們看到了C語(yǔ)言的不足，嘗試加以改善，繼承了結(jié)構(gòu)體的思想，并進(jìn)行了升級(jí)，讓程序員在開(kāi)發(fā)或擴(kuò)展大中型項(xiàng)目時(shí)更加容易。

因?yàn)镴ava、C++等語(yǔ)言都支持類和對(duì)象，所以使用這些語(yǔ)言編寫(xiě)程序也被稱為面向?qū)ο缶幊蹋@些語(yǔ)言也被稱為面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言。C語(yǔ)言因?yàn)椴恢С诸惡蛯?duì)象的概念，被稱為面向過(guò)程的編程語(yǔ)言。

實(shí)際上，面向?qū)ο笾皇敲嫦蜻^(guò)程的升級(jí)。

在C語(yǔ)言中，可以將完成某個(gè)功能的重復(fù)使用的代碼塊定義為函數(shù)，將具有一類功能的函數(shù)聲明在一個(gè)頭文件中，不同類型的函數(shù)聲明在不同的頭文件，以便對(duì)函數(shù)進(jìn)行更好的管理，方便編寫(xiě)和調(diào)用。

在Java中，可以將完成某個(gè)功能的代碼塊定義為方法，將具有相似功能的方法定義在一個(gè)類中，也就是定義在一個(gè)源文件中（因?yàn)橐粋€(gè)源文件只能包含一個(gè)公共的類），多個(gè)源文件可以位于一個(gè)文件夾，這個(gè)文件夾有特定的稱呼，叫做包。

上面是C++，而Java則為：

面向?qū)ο缶幊淘谲浖?zhí)行效率上絕對(duì)沒(méi)有任何優(yōu)勢(shì)，它的主要目的是方便程序員組織和管理代碼，快速梳理編程思路，帶來(lái)編程思想上的革新。