Java是什么
Java是一种高级的面向对象的程序设计语言 。
Java的特性
- 面向对象（封装，继承，多态）
- 平台无关性（JVM运行.class文件）
- 语言（泛型，Lambda）
- 类库（集合，并发，网络，IO/NIO）
- JRE（Java运行环境，JVM，类库）
- JDK（Java开发工具，包括JRE，javac，诊断工具）
Java是解释执行，这句话正确吗？
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“一次编译，到处执行”（Compile 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。
一次编译、到处运行”说的是Java语言跨平台的特性，Java的跨平台特性与Java虚拟机的存在密不可分，可在不同的环境中运行。比如说Windows平台和Linux平台都有相应的JDK，安装好JDK后也就有了Java语言的运行环境。其实Java语言本身与其他的编程语言没有特别大的差异，并不是说Java语言可以跨平台，而是在不同的平台都有可以让Java语言运行的环境而已，所以才有了Java一次编译，到处运行这样的效果。 严格的讲，跨平台的语言不止Java一种，但Java是较为成熟的一种。“一次编译，到处运行”这种效果跟编译器有关。编程语言的处理需要编译器和解释器。Java虚拟机和DOS类似，相当于一个供程序运行的平台。 程序从源代码到运行的三个阶段：编码——编译——运行——调试。Java在编译阶段则体现了跨平台的特点。编译过程大概是这样的：首先是将Java源代码转化成.CLASS文件字节码，这是第一次编译。.class文件就是可以到处运行的文件。然后Java字节码会被转化为目标机器代码，这是是由JVM来执行的，即Java的第二次编译。 “到处运行”的关键和前提就是JVM。因为在第二次编译中JVM起着关键作用。在可以运行Java虚拟机的地方都内含着一个JVM操作系统。从而使JAVA提供了各种不同平台上的虚拟机制，因此实现了“到处运行”的效果。需要强调的一点是，java并不是编译机制，而是解释机制。Java字节码的设计充分考虑了JIT这一即时编译方式，可以将字节码直接转化成高性能的本地机器码，这同样是虚拟机的一个构成部分。
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。 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 Hospot 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。
JVM(Java Virtual Machine)
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什么是JVM？
（JVM）Java Virtual Machine，是Java程序跨平台的关键，不同的平台有不同的JVM，而java字节码不包含任何与平台相关的信息，不直接与平台交互，而是通过JVM间接与平台交互。应用程序在执行时，JVM加载字节码，将字节码解释成特定平台的机器码，让平台执行。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。
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类加载
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。
除了我们日常最常见的 Java使用模式，其实还有一种新的编译方式，即所谓的 AOT（Ahead-of-Time Compilation），直接将字节码编译成机器代码，这样就避免了 JIT预热等各方面的开销，比如 Oracle JDK 9就引入了实验性的 AOT特性，并且增加了新的 jaotc工具。利用下面的命令把某个类或者某个模块编译成为 AOT库。
jaotc --output libHelloWorld.so HelloWorld.class
jaotc --output libjava.base.so --module java.base
然后，在启动时直接指定就可以了。
java -XX:AOTLibrary=./libHelloWorld.so,./libjava.base.so HelloWorld
而且，Oracle JDK支持分层编译和 AOT协作使用，这两者并不是二选一的关系。如果你有兴趣，可以参考相关文档：openjdk.java.net/jeps/295。AOT也不仅仅是只有这一种方式，业界早就有第三方工具（如 GCJ、Excelsior JET）提供相关功能。
另外，JVM作为一个强大的平台，不仅仅只有 Java语言可以运行在 JVM上，本质上合规的字节码都可以运行，Java语言自身也为此提供了便利，我们可以看到类似 Clojure、Scala、Groovy、JRuby、Jython等大量 JVM语言，活跃在不同的场景。
扩展
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。
下图是总结的一个相对宽泛的蓝图供大家参考
补充！
微观角度： Java平台中有两大核心：
- Java语言本身、JDK中所提供的核心类库和相关工具
- Java虚拟机以及其他包含的GC
Java语言本身、JDK中所提供的核心类库和相关工具 从事Java平台的开发，掌握Java语言、核心类库以及相关工具是必须的，我觉得这是基础中的基础。 对语言本身的了解，需要开发者非常熟悉语言的语法结构；而Java又是一种面对对象的语言，这又需要开发者深入了解面对对象的设计理念； Java核心类库包含集合类、线程相关类、IO、NIO、J.U.C并发包等； JDK提供的工具包含：基本的编译工具、虚拟机性能检测相关工具等。
- 大部分情况下，编程者只需要关心Java语言本身，而无需特意关心底层细节。包括对内存的分配和回收，也全权交给了GC。
- 对于虚拟机而言，只要是符合规范的字节码，它们都能被加载执行，当然，能正常运行的程序光满足这点是不行的，程序本身需要保证在运行时不出现异常。所以，Scala、Kotlin、Jython等语言也可以跑在虚拟机上。
本文总结出自极客时间的『Java核心技术36讲』
