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 編程裏面具有非常重要的地位,約相當於前面學到的 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):解釋字節碼成爲指令並執行,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 s文件中; 每個文件都包含最多一個public類。 Java 虛擬機規範爲不同的硬件平臺提供了一種編譯Java技術代碼的規範,該規範使Java 軟件獨立於平臺,因爲編譯是針對作爲虛擬機的“一般機器”而做。這個“一般機器”可用軟件模擬並運行於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應用程序的源代碼後,將其生成字節碼,它是爲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 爲下列各項做出了定義

- 指令集(相當於中央處理器[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 虛擬機規範中所指定的類文件格式。

  1.1 虛擬機是 Java 平臺無關的保障

正是因爲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 什麼是垃圾

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,那麼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,更爲重要的是需要把這些垃圾所佔用的內存資源,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 實現週期中,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,分配內存的過程由於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(內存指針已溢出範圍),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。因爲你並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 虛擬機的空閒週期,垃圾收集線程檢查並釋放那些可被釋放的內存。垃圾收集在 Java 技術程序的生命週期中自動進行,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,所佔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 裏面,垃圾回收是一個自動的系統行爲,程序員不能控制垃圾回收的功能和行爲。比如垃圾回收什麼時候開始,什麼時候結束,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:() , 記住一點,調用這些方法,僅僅是在通知垃圾回收程序,至於垃圾回收程序運不運行,什麼時候運行,都是無法控制的。

(3):程序員可以通過設置對象爲 null(後面會講到)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,並不是馬上被回收。

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爲 class 文件,如果代碼寫得有問題,編譯期間就會發現,然後提示有編譯錯誤,無法編譯通過。

(2):第二關:通過編譯關後,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:類裝載後,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,什麼是沙箱呢?

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

如下圖所示: