当Java需要JVM来运行时，它如何实现跨平台？

Question

当Java需要JVM来运行时，它如何实现跨平台？

javacross-platform

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我刚开始学习Java，对于平台无关性这个主题感到困惑。

“无关性”难道不意味着Java代码应该可以在任何计算机上运行，并且不需要安装特殊软件吗？然而，JVM需要在计算机上安装。

例如，我们需要Turbo C编译器才能编译C / C ++源代码，然后执行它。计算机必须安装C编译器。

请问当Java被描述为“平台无关”的时候，这是什么意思？

- Serenity

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据我最后查看的情况，它可以在 Borland 的网站上免费下载。 - dan04

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是的，被列为古董软件...(http://edn.embarcadero.com/article/20841)。 - Matthew Flaschen

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执行编译后的程序不需要Turbo C（或任何其他“本地”编译器）。编译器会生成一个.exe文件。最多只需要运行时库（在一个.dll文件中），而不是整个编译器。 - Javier

24个回答

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            Technical Article on How java is platform indepedent?

在深入讲解之前，首先你需要明白什么是平台的意思？平台由计算机硬件（主要是微处理器架构）和操作系统组成。平台=硬件+操作系统。

任何平台无关的内容都可以在任何操作系统和硬件上运行。

Java是平台无关的，因此Java可以在任何操作系统和硬件上运行。现在的问题是它是如何做到平台无关的呢？

这是因为字节码的神奇之处，它是操作系统无关的。当Java编译器编译任何代码时，它生成的是字节码而不是机器本机代码（不像C编译器）。现在这个字节码需要一个解释器来在一台机器上执行，这个解释器就是JVM。所以JVM读取那个机器无关的字节码并执行它。不同的JVM被设计用于不同的操作系统，并且字节码可以在不同的操作系统上运行。

对于C或C++（不是平台无关的语言），编译器生成的是依赖于操作系统的.exe文件，因此当我们在另一个操作系统上运行此.exe文件时，它将无法运行，因为该文件是依赖于操作系统的，所以与另一个操作系统不兼容。

最后，一个中间的操作系统无关字节码使得Java具有平台无关性。

- Jatin Khurana

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这是一个愚蠢的回答。使Java平台独立的原因是Java依赖于虚拟机（VM）。只要该VM满足对操作系统操作的调用，Java就不关心它运行在什么操作系统上。但VM本身并不是平台无关的。你提供的与C/C++语言的比较是错误的，只需在相应的平台上编译源代码就可以运行了，为什么要将这组指令带到不同的平台上，并愚蠢地期望它能运行呢？你能将你的Java源代码带到ARM上，并期望它在为我的自定义处理器编译的VM上运行吗？ - Abhinav Gauniyal

JVM的设计是相同的。Oracle不会为每台机器设计不同的JVM而感到疯狂。唯一的区别是您想在某台机器上运行的程序的字节码。每个程序生成不同类型的字节码。字节码文件采用十六进制格式，以便JVM和CPU理解并执行指令集。 - Karan Thakkar

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这意味着Java程序员理论上不需要知道机器或操作系统的详细信息。尽管这些细节确实存在，但JVM和类库会处理它们。此外，与C形成鲜明对比的是，Java二进制代码（字节码）通常可以移植到完全不同的系统而无需修改或重新编译。

- Matthew Flaschen

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Java二进制文件（字节码）通常可以在完全不需要重新编译的情况下移植到完全不同的架构。实际上，它们总是可以这样做。只有在将为较新的JVM编译的代码移动到较旧的JVM时才需要重新编译。 - Stephen C

@Stephen，我把它改成了“系统”。有许多因素可能会阻碍可移植性，包括使用JNA或JNI链接到仅针对单个架构编写的库。 - Matthew Flaschen

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对我来说，JNA或JNI似乎是唯一的因素，但在现实世界中它们非常罕见。即使如此，字节码仍然可以在不重新编译的情况下移动 - 只是您可能还需要重新编译JNI期望存在的库。但是，字节码仍然是可移植的。 - Kendall Helmstetter Gelner

同意...但在这些情况下，重新编译“Java二进制代码（字节码）”都不会有任何区别！ - Stephen C

我有一个问题，编译后的Java字节码是否与操作系统内核进行交互？如果是这样的话，由于内核函数不同，相同的字节码不能应用于不同的内核，对吗？还是JVM包含了每个不同内核的所有内核函数，这是非常难以置信的... - henryyao

@henryyao，不，字节码并不是为真实的机器编写的，也不能直接与内核通信。在简单（非现代）的JVM实现中，JVM只是一步一步地解释执行。在现代的实现中，它被重新编译成机器码，并且那个后者的机器码直接在CPU上运行（可能使用内核中断，不确定）。 - Matthew Flaschen

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JVM是一种可以安装在不同系统上的“模拟机器”。这样，相同的Java代码可以在不同的系统上运行，因为它依赖于JVM，而不是操作系统本身。

也就是说，这使得程序员可以与虚拟系统（JVM）通信并利用其功能，而不是特定机器和操作系统的功能。由于Java只依赖于JVM，所以它是平台无关的（如果平台安装了JVM）。

因此，简而言之，Java本身并非平台无关的，它需要在应该运行的所有系统上安装JVM。然而，只要系统安装了JVM，Java就可以在所有这些系统上运行。

- Lars Andren

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不，情况恰恰相反。正是因为您使用虚拟机，Java程序才变得独立。

虚拟机并不是独立的，您需要安装一个特别针对您的系统类型的虚拟机。虚拟机在操作系统之上创建了一个独立的平台。

- Guffa

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Java是平台无关的，因为它有JVM（Java虚拟机）。我们用一个真实的例子来解释一下。假设你可以自由地与你的家人交流。但是为什么呢？因为你很了解他们，他们也很了解你。但是，你不能自由地和我的家人交流。因为你不认识他们，他们也不认识你。但是，如果我是你的朋友，并且我能介绍你给我的家人认识，那么你就能够自由地和他们交流。

类似地，如果你是代码，而我是JVM。你的家人使用的是Windows平台，而我的家人使用的是Linux平台。如果你使用的是C或其他平台相关语言，你只能认识你的家人成员，反之亦然。这就是为什么只有编写该代码的平台才知道该代码并支持它。但是，如果你使用的是Java代码，当你进入我的家庭即Linux平台时，如果你找到我，JVM，我就可以介绍你给我的家人——Linux平台，让你能够与其交互。

对于平台相关的语言，没有像JVM这样的“朋友”可以向他们介绍自己的家族。这就是Java平台无关的原因。 :)

- Tazwar Utshas

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JVM从具体平台中抽象出来。您的程序仅依赖于JVM，由于JVM可用于不同的平台，如Windows和Linux，因此您的程序是独立于平台的（但依赖于JVM）。

- deamon

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Java不是跨平台的，它本身就是一个平台，基于这个平台运行Java应用程序，但是Java平台本身是平台相关的。

- user3647490

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在c / c ++中，经过编译器编译的源代码（c程序文件）直接转换为本机机器代码（该代码适用于编译该代码的特定机器），因此c / c ++的编译代码无法在不同的操作系统上运行。

但是，在Java中：使用JAVAC编译器（JDK中存在）编译java的源文件(.java)，提供可在任何安装在任何OS上的JVM上理解的字节码(.class文件)。

在这里，我们需要为我们想要运行代码的不同操作系统拥有不同的JVM（其依赖于平台），但是.class文件（已编译的代码/中间代码）保持相同，因为它可以理解在任何OS上安装的任何JVM。

在c / c ++中：只有源代码是机器无关的。在Java中：源代码和编译代码都是跨平台的。

这使得Java平台（机器）独立。

- PRATHIKSHA JAIN

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JVM是与操作系统相关的。对于每个操作系统，JVM都是不同的。

“.class”对于所有JVM都是相同的。因此，每个JVM都可以理解“.class”文件数据。

Windows依赖的JVM会向Windows提供Windows依赖的指令， Linux依赖的JVM会向Linux提供Linux依赖的指令。

其他操作系统也是如此。因此，Java可以在任何操作系统上运行。

这就是为什么Java是操作系统无关的。

- time pass

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可以查看英文原文，
原文链接

- Edwin Buck · Accepted Answer

通常，编译后的代码是CPU执行程序所需的精确指令集。在Java中，编译后的代码是一组针对“虚拟CPU”的精确指令集，该CPU必须在每台物理机器上都能正常工作。

因此，在某种程度上，Java语言的设计者决定使语言和编译后的代码无平台依赖性，但由于代码最终必须在物理平台上运行，他们选择将所有平台相关的代码放在JVM中。

这种需要JVM的要求与您使用的Turbo C示例相反。对于Turbo C，编译器将生成平台相关的代码，而且不需要类似于JVM的工具，因为CPU可以直接执行已编译的Turbo C程序。

对于Java而言，CPU执行JVM，而JVM又是平台相关的。运行JVM会执行Java字节码，而这些字节码是平台无关的，前提是有可用的JVM来执行它。你可能会说，编写Java代码时，你不是在编写要在物理机器上执行的代码，而是在编写要在Java虚拟机上执行的代码。

所有这些Java字节码在所有Java虚拟机上运行的唯一方式是编写了一个非常严格的标准来规定Java虚拟机的工作方式。这意味着，无论你使用哪个物理平台，Java字节码与JVM接口的部分都保证只能以一种方式工作。由于所有JVM都完全相同，因此相同的代码在任何地方都可以完全相同而无需重新编译。如果不能通过测试以确保其相同，则不允许将虚拟机称为“Java虚拟机”。

当然，有些方法会破坏Java程序的可移植性。例如，您可能编写仅在一个操作系统上才有的文件的程序（例如cmd.exe）。您可以使用JNI，它实际上允许将已编译的C或C ++代码放入类中。您可能会使用仅适用于某个操作系统的约定（例如假定“：”分隔目录）。但是，除非您在进行一些特殊操作（如JNI），否则保证您永远不必为不同的计算机重新编译程序。