Что такое Java Virtual Machine?

Java virtual machine (JVM) — это программа, которая разработана для выполнения и запуска других программ на основе Java. В основе JVM лежит простая и гениальная идея, которая всегда останется одним из величайших примеров программирования в стиле кунг-фу. JVM может также использоваться для выполнения программ, написанных на других языках программирования. Подробно рассказываем, как работает JVM, для чего используется эта технология и почему она является одним из главных компонентов в платформе Java.

Для чего используется Java virtual machine

JVM имеет две основные функции:

Позволяет запускать программы, написанные на Java, на любых устройствах или операционных системах. Так реализуется принцип Java — «Написал один раз, запускай везде».

Управляет и оптимизирует память, которую используют программы.

Во время выхода первой версии Java в 1995 году все программы писались для конкретной операционной системы, а памятью управлял разработчик программного обеспечения. Поэтому появление JVM стало революцией на рынке.

Существует два основных определения JVM — техническое и повседневное:

Техническое определение: JVM — это софт, который выполняет код и предоставляет среду для его выполнения.

Повседневное определение: JVM — это способ запуска наших Java-приложений. Мы настраиваем параметры JVM, а потом полагаемся на ее автоматическое управление ресурсами во время выполнения.

Когда разработчики говорят о JVM, обычно имеется в виду процесс, который выполняется на нашем устройстве, особенно на сервере — он управляет и контролирует использование ресурсов Java-приложения.

Кто разрабатывает и обслуживает JVM?

На сегодняшний день JVM массово используется и развивается в разных проектах — как коммерческих, так и Open Sourse. Например, существует проект OpenJDK, который представляет собой полностью совместимый Java Development Kit, состоящий исключительно из свободного и открытого исходного кода. При этом, несмотря на открытость кода этого проекта, его разработкой практически полностью занимается корпорация Oracle.

Сборка мусора

В Java памятью управляет JVM с помощью процесса, который называется сборкой мусора — он непрерывно определяет и удаляет неиспользуемую память в Java-приложениях. Сборка мусора происходит внутри работающей JVM.

В начале существования Java подвергалась серьезной критике за то, что не была «Close to the metal» как C++, поэтому не была такой быстрой. Особенно спорным критики называли процесс сборки мусора. С тех пор были предложены и использованы различные алгоритмы и подходы, которые значительно улучшили и оптимизировали сборку мусора.

Три главные части JVM

JVM состоит из трех основных частей: спецификация, реализация и экземпляр. Рассмотрим каждую из них.

Спецификация JVM

Первая часть JVM — спецификация, которая до конца не определяет все детали реализации виртуальной машины. Это значит, что остается максимальная свобода творчества для разработчика, который работает с ней. Чтобы правильно реализовать виртуальную машину Java, вам нужно всего лишь уметь читать class-файлы и правильно выполнять указанные в них операции.

И так, все, что должна делать JVM — правильно запускать Java-программы. Это может показаться достаточно простым процессом, однако это очень масштабная задача, учитывая мощность и гибкость языка Java.

Реализация JVM

Реализация спецификации JVM приводит к созданию реальной программы, которая и является реализацией JVM. По сути, существует огромное количество реализаций спецификации JVM — как коммерческих, так и с открытым кодом.

Экземпляр JVM

После того, как спецификация JVM реализована и выпущена в качестве самостоятельной программы, вы можете загрузить ее как приложение. Эта загруженная программа является экземпляром виртуальной машины.

Чаще всего, когда разработчики говорят о JVM, они имеют ввиду экземпляр JVM, который работает в среде разработки. Вы можете сказать: «Привет, сколько памяти использует JVM на этом сервере?» или «Я не могу поверить, что сделал зацикленный вызов, а переполнение стека сломало мою JVM. А ведь это просто ошибка новичка!»

Загрузка и выполнение class-файлов в JVM

Мы говорили о роли JVM в запуске Java-приложений, но как виртуальная машина выполняет свою функцию? Для запуска Java-приложений JVM зависит от загрузчика классов и механизма выполнения Java.

Загрузчик классов в JVM

Все в Java — классы, и все Java-приложения состоят из классов. Любое приложение может состоять из одного или многих тысяч классов. Чтобы запустить Java-приложение, JVM должна загрузить скомпилированные .class-файлы в контекст — например, в сервер, где они будут доступны. JVM зависит от своего загрузчика класса для корректного выполнения этой функции.

Загрузчик классов Java является частью JVM — он загружает классы в память и делает их доступными для выполнения. Загрузчик классов использует технику ленивой загрузки (lazy-loading) и кэширование, чтобы сделать загрузку классов максимально эффективной. При этом использование таких методов считается достаточно простым процессом.

Все виртуальные машины Java включают в себя загрузчики классов. Спецификация JVM описывает стандартные методы для запроса и управления загрузчиком во время работы, но за выполнение этих возможностей отвечает конкретная реализация JVM. С точки зрения разработчика, механизмы, лежащие в основе загрузчика классов, обычно представляют собой черный ящик.

Механизм выполнения в JVM

После того, как загрузчик классов завершил свою работу, JVM начинает выполнять код каждого класса. Механизм выполнения — компонент JVM, который обрабатывает функции, и он необходим для корректной работы любой виртуальной машины Java.

Выполнение кода включает управление доступом к системным ресурсам. Механизм выполнения JVM находится между работой программы, с ее запросами на файловые, сетевые ресурсы и ресурсы памяти, и операционной системой, которая предоставляет эти ресурсы.

Управление системными ресурсами

Системные ресурсы могут быть разделены на две больших категории: память и все остальное.

JVM отвечает за очистку неиспользуемой памяти, при этом сборщик мусора — это механизм, который и осуществляет этот процесс. JVM также отвечает за распределение и поддержание ссылочной структуры, которую любой разработчик принимает как само собой разумеющееся. Например, механизм выполнения JVM отвечает за то, что при использовании ключевого слова new происходит запрос к операционной системе на выделение памяти.

Помимо памяти, механизм выполнения управляет ресурсами файловой системы и сети. Поскольку JVM совместима с различными операционными системами, то эта задача считается достаточно сложной. Помимо потребностей каждого приложения в ресурсах, механизм выполнения должен корректно работать с каждой операционной системой.

Эволюция JVM: прошлое, настоящее, будущее

В 1995 году разработчики JVM представили две революционные концепции, которые с тех пор стали стандартом в разработке: «Написал один раз, запускай везде» и автоматическое управление памятью. В то время совместимость софта была смелой концепцией, но сейчас это стало нормой. Точно так же, как современное поколение живет с автоматической сборкой мусора.

Можно сказать, что если Джеймс Гослинг и Брендан Эйх изобрели современное программирование, то тысячи других разработчиков усовершенствовали и развили их идеи в последующие десятилетия. Изначально виртуальная машина Java предназначалась только для Java, но сегодня она эволюционировала до поддержки многих языков программирования, включая Scala, Groovy и Kotlin.

Компания DST Global (dstglobal.ru) предлагает полный набор услуг по разработке заказного программного обеспечения. Проектируем и разрабатываем современное ПО для Интернет-проектов и автоматизации бизнеса.

Мы проектируем качественную, надежную, высокопроизводительную ИТ-инфраструктуру, которая эффективно решает коммерческие задачи и реализуется в соответствии со спецификой Вашего бизнеса.  

Что такое Java Virtual Machine?
Получить консультацию у специалистов DST
Напишите нам прямо сейчас, наши специалисты расскажут об услугах и ответят на все ваши вопросы.
Комментарии
RSS
19:13
+3
Все просто — человечество не сможет отказаться от Java
19:28
+2
У нас один из проектов написан на языке Java. Неподскажите что начинающему нужно знать об особенностях Java и направлениях развития этого языка и сколько на это понадобится времени? Есть какой то быстрый вход?
19:29
+2
Нужно понимать, что Java — это в первую очередь не язык, а платформа. То есть Java — это гораздо больше чем язык, и на платформе Java есть много других языков. Поэтому рекомендую кроме языка попытаться понять, что лежит под самим языком, что заставляет программы, написанные на Java, работать.

Если есть основы, мотивация, хорошая и интересная задача для начала, которую хочется решить, то освоить язык вполне можно за полгода.
Я так поняла Валерий что Вы специалист компании DST Global, спасибо Вам за оперативный ответ. Тогда Валерий еще не подскажите — по вашему мнению, почему новичкам стоит изучать Java и будет ли этот язык востребован в будущем, стоит ли нам взять в свою компанию, в ИТ-отдел например джуниоров?
19:33 (отредактировано)
+1
Да я уже более 10 лет работают в DST Global в должности тестировщик.

Уверен, Java еще долго будет востребован.

Некоторые разработчики считают, что язык Java не так актуален, как раньше. И действительно, некоторые языки программирования подвинули его с позиций лидера. Например, Android-разработчики чаще используют Kotlin для создания мобильных приложений.

Но Java развивается, и каждые полгода мы видим новый релиз языка.

К тому же, этот язык легко интегрируется с другими JVM-языками, такими как Groovy, Scala, Kotlin.

А благодаря высокой популярности у Java есть огромное количество библиотек, фреймворков и инструментов, которые делают разработку приложений максимально удобным и эффективным.

Язык Java прекрасно подходит для коммерческих проектов, он очень востребован в корпорациях. Поддержка и рефакторинг существующих проектов всегда будет актуален в крупных финансовых компаниях.

Несмотря на популярность Kotlin, Java все еще активно используется для разработки Android-приложений.

Разработка с использованием Spring Framework открывает большие перспективы в бэкенд-разработке и разработке корпоративных программ.

Применение Java настолько широко, что каждый найдет вакансию по душе а также не пропадут без дела в любом ИТ-отделе
19:35
+1
Путь в Java-программировании местами тернистый. Некоторых начинающих программистов приводит в ступор использование классов в простой программе. Не стоит опускать руки! Нужно подобрать для себя ту платформу, ресурс, учебник, канал на YouTube, который будет понятен именно вам, тогда все детали и нюансы разложатся по полочкам.

Изучив основы программирования на Java, нужно выбрать дальнейшее направление, изучать фреймворки и библиотеки для конкретной цели.

Какое направление предпочесть? Выбор огромный: от веб-сервисов до космических разработок. Каждый решает сам, исходя из своих интересов.
Вам может быть интересно
REST API (Representational State Transfer Application Programming Interface) — это архитектурный стиль или набор принципов взаимодействия компонентов различных систем в интернете. Технология поз...
Frontend- и backend-разработка тесно связаны между собой и не могут существовать...
После перехода в мир IT и активной работы там мне ...
Значение интерфейсов прикладного программирования(...
В современном мире технологий концепция SaaS (Soft...
Зачем использовать TypeScript для своих проектов? ...
Прочтите это руководство от разработчиков DST Glob...
Ознакомьтесь с подробностями методологий разработк...
Прочтите это руководство от специалистов DST Globa...
Как работает веб?В этой статье разработчики DST Gl...
Рассказываем, зачем и где учить PHP, где его приме...

Новые комментарии

Как не странно но фишинг до сих пор успешно применяется и многие на него попадаются, мы очень серьезно обучаем своих сотрудников по работе с ПО и почт...
У нас в компании внедрили много облачных технологий, в том числе и CRM систему, возник вопрос как сделать все это максимально безопасным. Спасибо авто...
Информация представлена доступно и легко усваивается. Понравилось!
Спасибо за превосходное руководство! Очень помогло.

Заявка на услуги DST

Наш специалист свяжется с вами, обсудит оптимальную стратегию сотрудничества,
поможет сформировать бизнес требования и рассчитает стоимость услуг.

Адрес

Россия, Ижевск, ул.Салютовская,
д.1, офис 17

8 495 1985800
Заказать звонок

Режим работы: Пн-Пт 10:00-19:00

info@dstglobal.ru

Задать вопрос по почте

Укажите ваше имя
Укажите ваше email
Укажите ваше телефон