Java 语言通常被称为“编译与解释并存”的语言,这是因为 Java 程序在运行时经历了两个主要阶段:编译阶段和解释(或称为“即时编译”)阶段。以下是详细解释:
编译阶段
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源代码编译:Java 源代码(.java 文件)首先通过 Java 编译器(javac)被编译成字节码(bytecode),这是一种与平台无关的中间表示形式(.class 文件)。字节码是 Java 虚拟机(JVM)能够理解和执行的指令集。
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跨平台性:由于编译后的字节码与具体硬件和操作系统无关,因此 Java 程序可以“一次编写,到处运行”。这是 Java 语言跨平台性的基础。
解释阶段
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类加载:当 Java 程序运行时,JVM 会加载所需的类文件(.class 文件)。类加载器负责将字节码从磁盘读取到内存中。
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解释执行:在早期版本的 JVM 中,字节码是通过解释器逐条解释执行的。解释器逐条读取字节码指令,并转换成相应的机器码执行。这种执行方式相对较慢,因为每次执行时都需要解释指令。
即时编译(JIT, Just-In-Time Compilation)
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性能优化:为了提高执行效率,现代 JVM 引入了即时编译器(如 HotSpot JVM 的 JIT 编译器)。JIT 编译器会在程序运行时监视字节码的执行情况,识别出那些频繁执行的热点代码(hot spots)。
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编译成本地代码:JIT 编译器会将热点字节码编译成高效的机器码(即与目标平台直接相关的代码),并在之后的执行中直接使用这些机器码,从而显著提高性能。
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混合模式:现代 JVM 通常会同时使用解释器和 JIT 编译器,以平衡启动速度和运行性能。在程序启动和初始执行阶段,主要依赖解释器;而在程序运行一段时间后,JIT 编译器会逐渐介入,将热点代码编译成机器码。
总结
因此,Java 语言被称为“编译与解释并存”的语言,是因为它首先通过编译器将源代码编译成字节码,然后在运行时通过解释器(以及 JIT 编译器)将字节码转换成机器码执行。这种机制既保证了 Java 程序的跨平台性,又通过 JIT 编译提高了程序的运行效率。