第一章 对Java平台的认知（2）——跨平台特性
一、什么是JVM？为什么JAVA可以一次编译到处执行
对于计算机而言，它只能识别0、1序列的机器指令，因此编程语言最终都要转化为这种机器指令，才能被计算机执行。而最后这种01机器指令，对应硬件则是与或非门。
知道了计算机是如何运行程序的，那么接下来就来首先分析一下，为什么C/C++不能跨平台运行？
首先需要分析C/C++的编译执行过程，如下图 1：
图 1
假设我们的C语言程序是Hello.c，在点击编译运行后，首先会通过预处理器（cpp）进行预处理，生成Hello.i，之后通过编译器（ccl）将其编译为汇编语言文件Hello.s,之后再由汇编器as编译为机器语言指令。也就是二进制文件了。最后则是一个链接阶段，也就是调用printf（）函数。最后输出可执行的目标二进制文件。
总结：就是对于计算机而言，它识别的是0、1的指令，但是直接输入指令太繁琐，所以最后发明了汇编语言，来简化程序。但是随着程序的越来越复杂，为了提高效率，人们又发明了高级语言，比如c，在编写程序的时候，c语言会被编译器便以为汇编程序，然后汇编程序再通过汇编器编译为可执行的二进制文件，也就是0、1序列。这样计算机就可以执行了。
不论是何种高机器语言，最后都是转化为二进制机器码来执行。
但是问题来了，不同公司生产的芯片，他们的指令集不同，比如说intel的复杂指令集和arm的精简指令集。那么一段二进制 0101010101，在不同的芯片中，可能对应不同的指令，也可能一个是加，一个是减，也可能没有这个指令集。
那么此时回到问题：为什么c语言不能跨平台运行？
跨平台运行，不是指这个Hello.c放在windows和linux下去运行，因为这个Hello.c说白了只是一个文本文件，运行，指的是编译后的结果去运行，比如说我在windows编译一个Hello.c，得到了一个二进制机器码，在windows的对应芯片下执行相应的指令集，但是这个编译结果如果直接拿到linux下去执行，由于指令集不同，因此对应的输入结果不同。此外同一个程序，在不同的平台，不同的cpu，可能编译出的二进制机器码的文件的格式不同（比如在windows编译出exe格式，在mac下为out格式），也可能文件格式相同，但是对应同一二进制序列的指令不同。因此无法做到跨平台。
现在让我们来回答，为什么C语言不能跨平台运行？因为不同平台的cpu可能不同，那么对应的指令集也可能不同，编译后的文件格式也可能不同。
也会有人说，既然编译结果不同，那个源程序一样啊，只要把源程序在对应平台上再执行一下就好了。错，因为在不同平台中，c语言的标准也有差异，比如下图 2：
图 2
可以看到，对于long型，在linux 32位下是4字节，但是在64位则是8字节。因此即使是同样的源程序，long值较大，超过4字节但是小于8字节，在linux64上编译没问题，但是在windows64上则会越界。
那么思考一个问题，无法跨平台的原因是，编译后的编译结果不一定相同，而不同cpu对应的指令集不同。那么如果可以解决这两个问题，就可以实现跨平台。如何解决？
（1）保持编译结果相同。即源程序编译后的问题格式和内容相同。
（2）设定一个适配机制，可以把同样的编译结果根据平台的不同转化为对应的指令集。即同样的编译结果，在不同平台不同指令集对应的结果相同。
这样的话，不管是在什么平台得到的编译结果，拿到不同的平台下，只要有这个适配机制，转化为该平台对应的指令集。这样就可以实现一次编译，到处运行。
JAVA就是基于这个思路来实现跨平台，只是这里的编译结果为class字节码文件，是一种由java虚拟机定义的二进制格式，并不是可以直接被cpu执行的二进制机器码。而适配机制则是通过安装JAVA虚拟机实现将class文件转化为机器码。为了达到这种适配效果，因此为不同平台上安装的java虚拟机不同，通过各个平台的虚拟机运行字节码文件后，运行的结果自然是一致的。
二、JAVA虚拟机特性
前面已经讲了java为什么可以跨平台，现在我们来讲一下java虚拟机的特性。
（1）平台无关性
和C/C++相比，之所以可以实现跨平台，核心在与虚拟机。正是虚拟机去做各个平台和cpu的差异化适配。
（2）语言无关性
java虚拟机不关心class文件是来自于哪里，只要符合规范的class文件，就可以执行。
三、JAVA常见的编译器
（1）前端编译器：把java文件转化为class文件
（2）JIT编译器：将字节码转化为机器码
（3）AOT编译器：直接把java文件编译为机器码
四、JDK与JRE
1、JRE
JRE，全称Java RunTime EnvironMent，也就是Java 运行环境，主要由Java SE API和JVM组成，其中Java SE API涵盖了各式常用的链接库，比如说集合（collection）、输入输出、JDBC、以及窗口程序AWT/SWING等。
这里需要明白一点，JRE运行的是class文件，而不是.java文件。而.class文件编译为可执行的二进制机器码则是通过JVM来完成的。
2、JDK
JDK，全称Java Development kit，也就是java开发工具包。主要是由java程序语言、Java工具程序、和JRE组成。
五、关于安装JDK后，JDK中的JRE和外面的JRE有什么区别？
关于这个，说实话，我看的一头雾水，很多人说，JDK中的jre比外部的jre多了一个server文件夹，但是事实是，我的两个jre都有server文件夹，而且文件都相同。
那么接下来就来对这两个jre做一个简单的对比，首先为什么会有两个jre，因为jdk中本身就有jre，而在安装选项中，会有四个选项供你选择：开发工具、源码、演示程序、public jre，对了，最后的这个就是你目录中与jdk同级的那个jre。那么这个public jre和jdk里的jre有什么区别？
从内容上来说，两个jre大体相同。
从职能上来说，有细微差距，因为他们针对的用户不同。如果用户需要执行java程序，那么使用public jre就可以，而无需装jdk。
如果用户是开发人员，那么就需要安装jdk，在编译程序时，系统会优先选择开发工具所在目录或者父目录，也就是jdk下的jre。
六、class文件是不是二进制文件？
之前在网上看到有人对于class文件的定义有疑惑，这里着重说明一下，class文件是二进制文件，但它是java虚拟机特定的二进制文件，不同于计算机直接执行的二进制机器码，这里的class文件是字节码文件，需要由java虚拟机进一步转化为二进制机器码。（具体可以看一下《
深入理解Java虚拟机》
）