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計算機二級考試《Java技術》的3大特性

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計算機二級考試《Java技術》的3大特性

　　1、虛擬機

　　Java 虛擬機 JVM(Java Virtual Machine)在 Java 編程里面具有非常重要的地位，約相當于前面學到的 Java 運行環境，虛擬機的基本功能如下：

　　(1)：通過 ClassLoader 尋找和裝載 class 文件

　　(2)：解釋字節碼成為指令并執行，提供 class 文件的運行環境

　　(3)：進行運行期間垃圾回收

　　(4)：提供與硬件交互的平臺

　　Java虛擬機是在真實機器中用軟件模擬實現的一種想象機器。Java虛擬機代碼被存儲在 .class文件中; 每個文件都包含最多一個public類。 Java 虛擬機規范為不同的硬件平臺提供了一種編譯Java技術代碼的規范，該規范使Java 軟件獨立于平臺，因為編譯是針對作為虛擬機的“一般機器”而做。這個“一般機器”可用軟件模擬并運行于各種現存的計算機系統，也可用硬件來實現。編譯器在獲取Java應用程序的源代碼后，將其生成字節碼，它是為JVM生成的一種機器碼指令。每個Java解釋器，不管它是Java技術開發工具，還是可運行applets 的Web瀏覽器，都可執行JVM。

　　JVM 為下列各項做出了定義

　　- 指令集(相當于中央處理器[CPU] )

　　- 寄存器

　　- 類文件格式

　　- 棧

　　- 垃圾收集堆

　　- 存儲區

　　JVM 的代碼格式由緊縮有效的字節碼構成。由 JVM 字節碼編寫的程序必須保持適當的類型約束。大部分類型檢查是在編譯時完成。任何從屬的 Java 技術解釋器必須能夠運行任何含有類文件的程序，這些類文件應符合 Java 虛擬機規范中所指定的類文件格式。

　　1.1 虛擬機是 Java 平臺無關的保障

　　正是因為有虛擬機這個中間層，Java 才能夠實現與平臺無關。虛擬機就好比是一個 Java運行的基本平臺，所有的 Java 程序都運行在虛擬機上，如下圖所示：

　　2、垃圾回收

　　2.1 什么是垃圾

　　在程序運行的過程中，存在被分配了的內存塊不再被需要的情況，那么這些內存塊對程序來講就是垃圾。

　　產生了垃圾，自然就需要清理這些垃圾，更為重要的是需要把這些垃圾所占用的內存資源，回收回來，加以再利用，從而節省資源，提高系統性能。

　　2.2 垃圾回收

　　- 不再需要的已分配內存應取消分配(釋放內存)

　　- 在其它語言中，取消分配是程序員的責任

　　- Java 編程語言提供了一種系統級線程以跟蹤內存分配

　　- 垃圾收集

　　- 可檢查和釋放不再需要的內存

　　- 可自動完成上述工作

　　- 可在 JVM 實現周期中，產生意想不到的變化

　　許多編程語言都允許在程序運行時動態分配內存，分配內存的過程由于語言句法不同而有所變化，但總是要將指針返回到內存的起始位置，當分配內存不再需要時(內存指針已溢出范圍)，程序或運行環境應釋放內存。

　　在 C，C++ 或其它語言中，程序員負責釋放內存。有時，這是一件很困難的事情。因為你并不總是事先知道內存應在何時被釋放。當在系統中沒有能夠被分配的內存時，可導致程序癱瘓，這種程序被稱作具有內存漏洞。

　　Java 編程語言解除了程序員釋放內存的責任。它可提供一種系統級線程以跟蹤每一次內存的分配情況。在 Java 虛擬機的空閑周期，垃圾收集線程檢查并釋放那些可被釋放的內存。垃圾收集在 Java 技術程序的生命周期中自動進行，它解除了釋放內存的要求，這樣能夠有效避免內存漏洞和內存泄露(內存泄露就是程序運行期間，所占用的內存一直往上漲，很容易造成系統資源耗盡而降低性能或崩潰)。

　　2.3 提示

　　(1)：在 Java 里面，垃圾回收是一個自動的系統行為，程序員不能控制垃圾回收的功能和行為。比如垃圾回收什么時候開始，什么時候結束，還有到底哪些資源需要回收等，都是程序員不能控制的。

　　(2)：有一些跟垃圾回收相關的方法，比如：System.gc() , 記住一點，調用這些方法，僅僅是在通知垃圾回收程序，至于垃圾回收程序運不運行，什么時候運行，都是無法控制的。

　　(3)：程序員可以通過設置對象為 null(后面會講到)來標示某個對象不再被需要了，這只是表示這個對象可以被回收了，并不是馬上被回收。

　　3、代碼安全

　　Java 如何保證編寫的代碼是安全可靠的呢?

　　(1)：第一關：編寫的代碼首先要被編譯成為 class 文件，如果代碼寫得有問題，編譯期間就會發現，然后提示有編譯錯誤，無法編譯通過。

　　(2)：第二關：通過編譯關后，在類裝載的時候，還會進行類裝載檢查，把本機上的類和網絡資源類相分離，在調入類的時候進行檢查，因而可以限制任何“特洛伊木馬”的應用。

　　(3)：第三關：類裝載后，在運行前，還會進行字節碼校驗，以判斷你的程序是安全的。

　　(4)：第四關：如果你的程序在網絡上運行，還有沙箱 (Sand Box)的保護，什么是沙箱呢?

　　就是如果你的程序沒有獲得授權，只能在沙箱限定的范圍內運行，是不能夠訪問本地資源的，從而保證安全性。

　　如下圖所示：