Java概述

JVM、JRE和JDK的关系

JVM

Java Virtual Machine是Java虚拟机，Java程序需要运行在虚拟机上，不同的平台有自己的虚拟机，因此Java语言可以实现跨平台。

JRE

Java Runtime Environment包括Java虚拟机和Java程序所需的核心类库等。核心类库主要是java.lang包：包含了运行Java程序必不可少的系统类，如基本数据类型、基本数学函数、字符串处理、线程、异常处理类等，系统缺省加载这个包。所有 Java类库的 class文件,都在lib目录下,并且都打包成了 jar。至于在 Windows上的虚拟机是哪个文件呢?就是/bin/client中的 jvm.dll。

如果想要运行一个开发好的Java程序，计算机中只需要安装JRE即可。

JDK

Java Development Kit是提供给Java开发人员使用的，其中包含了Java的开发工具，也包括了JRE。所以安装了JDK，就无需再单独安装JRE了。其中的开发工具：编译工具(javac.exe)，打包工具(jar.exe)等。那么为什么要包括另外一个 JRE 呢?而且/JRE/bin目录下, 包含有 client和 server两个文件夹, 它们都包含一个jvm.dll文件, 这说明 JDK提供了两个不同的虚組机。另外, JDK的 bin目最下有各种 Java程序需要用到的命令,与 JRE 的 bin目录最明显的区别就是 JDK下;;t有javac,这一点很好理解,因为JRE 只是一个适行环境而已,与开发无关。正因为如此,具备开发功能的 JDK所包含的 JRE下才会同时有 client的 JVM和server的JVM,而仅使作为运行环境的JRE 下·只需要 client 的 jvm_du就够了

另外, 安装 JRE的时候安装程序会自动把 JRE的 java‘exe添加到了系统变量中· 系统环境变量 path 的最前面有%SystemRoot%system32;%SystemRoot%;这样的配置, 那么到windows/system32目录下面去看看,会发现一个java.exe文件。这样就无需配置环境变量,也可以运行 Java程序了 。

什么是字节码？采用字节码的好处是什么？

字节码：Java源代码经过虚拟机编译器编译后产生的文件（即扩展为.class的文件），它不面向任何特定的处理器，只面向虚拟机。

采用字节码的好处：

Java语言通过字节码的方式，在一定程度上解决了传统解释型语言执行效率低的问题，同时又保留了解释型语言可移植的特点。所以Java程序运行时比较高效， 而且，由于字节码并不专对一种特定的机器，因此，Java程序无须重新编译便可 在多种不同的计算机上运行。

先看下java中的编译器和解释器：

Java中引入了虚拟机的概念，即在机器和编译程序之间加入了一层抽象的虚拟机器。这台虚拟的机器在任何平台上都提供给编译程序一个的共同的接口。编译程序只需要面向虚拟机，生成虚拟机能够理解的代码，然后由解释器来将虚拟机代码转换为特定系统的机器码执行。在Java中，这种供虚拟机理解的代码叫做字节码（即扩展为.class的文件），它不面向任何特定的处理器，只面向虚拟机。每一种平台的解释器是不同的，但是实现的虚拟机是相同的。Java源程序经过编译器编译后变成字节码，字节码由虚拟机解释执行，虚拟机将每一条要执行的字节 码送给解释器，解释器将其翻译成特定机器上的机器码，然后在特定的机器上运行，这就是上面提到的Java的特点的编译与解释并存的解释。

Java源代码---->编译器---->jvm可执行的Java字节码(即虚拟指令)---->jvm---->jvm中解释器----->机器可执行的二进制机器码---->程序运行。

为什么说 Java 语言“编译与解释并存”？

其实这个问题我们讲字节码的时候已经提到过，因为比较重要，所以我们这里再提一下。我们可以将高级编程语言按照程序的执行方式分为两种：

编译型 ：编译型语言会通过编译器将源代码一次性翻译成可被该平台执行的机器码。一般情况下，编译语言的执行速度比较快，开发效率比较低。常见的编译性语言有 C、C++、Go、Rust等等。

解释型 ：解释型语言会通过解释器一句一句的将代码解释（interpret）为机器代码后再执行。解释型语言开发效率比较快，执行速度比较慢。常见的解释性语言有 Python、JavaScript、PHP等等。

这是因为 Java 语言既具有编译型语言的特征，也具有解释型语言的特征。因为 Java 程序要经过先编译，后解释两个步骤，由 Java 编写的程序需要先经过编译步骤，生成字节码（ .class 文件），这种字节码必须由 Java 解释器来解释执行。

根据维基百科介绍：

为了改善编译语言的效率而发展出的即时编译技术，已经缩短了这两种语言间的差距。这种技术混合了编译语言与解释型语言的优点，它像编译语言一样，先把程序源代码编译成字节码。到执行期时，再将字节码直译，之后执行。Java与LLVM是这种技术的代表产物。

面向对象和面向过程的区别

1. 面向过程：

一种较早的编程思想，顾名思义就是该思想是站着过程的角度思考问题，强调的就是功能行为，功能的执行过程，即先后顺序，而每

一个功能我们都使用函数（类似于方法）把这些步骤一步一步实现。使用的时候依次调用函数就可以了。

2. 面向对象：

一种基于面向过程的新编程思想，顾名思义就是该思想是站在对象的角度思考问题，我们把多个功能合理放到不同对象里，强调的是

具备某些功能的对象。

具备某种功能的实体，称为对象。面向对象最小的程序单元是：类。面向对象更加符合常规的思维方式，稳定性好，可重用性强，易

于开发大型软件产品，有良好的可维护性。

在软件工程上，面向对象可以使工程更加模块化，实现更低的耦合和更高的内聚。

编码

讲一下常见编码方式？

编码的意义：计算机中存储的最小单元是一个字节即8bit，所能表示的字符范围是255个，而人类要表示的符号太多，无法用一个字节来完全表示，固需要将符号编码，将各种语言翻译成计算机能懂的语言。

1）ASCII码：总共128个，用一个字节的低7位表示，0?31控制字符如换回车删除等；32~126是打印字符，可通过键盘输入并显示出来；

2）ISO-8859-1,用来扩展ASCII编码，256个字符，涵盖了大多数西欧语言字符。

3）GB2312:双字节编码，总编码范围是A1-A7,A1-A9是符号区，包含682个字符，B0-B7是汉字区，包含6763个汉字；

4）GBK为了扩展GB2312,加入了更多的汉字，编码范围是8140~FEFE，有23940个码位，能表示21003个汉字。

5）UTF-16:ISO试图想创建一个全新的超语言字典，世界上所有语言都可通过这本字典Unicode来相互翻译，而UTF-16定义了Unicode字符在计算机中存取方法，用两个字节来表示Unicode转化格式。不论什么字符都可用两字节表示，即16bit，固叫UTF-16。

6）UTF-8：UTF-16统一采用两字节表示一个字符，但有些字符只用一个字节就可表示，浪费存储空间，而UTF-8采用一种变长技术，每个编码区域有不同的字码长度。不同类型的字符可以由1~6个字节组成。

Java语言采用何种编码方案？有何特点？

Java语言采用Unicode编码标准，Unicode（标准码），它为每个字符制订了一 个唯一的数值，因此在任何的语言，平台，程序都可以放心的使用。

何谓 SPI?

SPI 即 Service Provider Interface ，字面意思就是：“服务提供者的接”，我的理解是：专门提供给服务提供者或者扩展框架功能的开发者去使用的一个接口。

SPI 将服务接口和具体的服务实现分离开来，将服务调用方和服务实现者解耦，能够提升程序的扩展性、可维护性。修改或者替换服务实现并不需要修改调用方。

很多框架都使用了 Java 的 SPI 机制，比如：Spring 框架、数据库加载驱动、日志接口、以及Dubbo 的扩展实现等等。

SPI 和 API 有什么区别？

说到 SPI 就不得不说一下 API 了，从广义上来说它们都属于接口，而且很容易混淆。下面先用一张图说明一下：

一般模块之间都是通过通过接口进行通讯，那我们在服务调用方和服务实现方（也称服务提供者）之间引用一个“接口”。

当实现方提供了接口和实现，我们可以通过调用实现方的接口从而拥有实现方给我们提供的能力，这就是 API ，这种接口和实现都是放在实现方的。

当接口存在于调用方这边时，就是 SPI ，由接口调用方确定接口规则，然后由不同的厂商去根据这个规则对这个接口进行实现，从而提供服务。

举个通俗易懂的例子：公司 H 是一家科技公司，新设计了一款芯片，然后现在需要量产了，而市面上有好几家芯片制造业公司，这个时候，只要 H 公司指定好了芯片生产的标准（定义好了接口标准），那么这些合作的芯片公司（服务提供者）就按照标准交付自家特色的芯片（提供不同方案的实现，但是给出来的结果是一样的）。

SPI 的优缺点？

通过 SPI 机制能够大大地提高接口设计的灵活性，但是 SPI 机制也存在一些缺点，比如：

• 需要遍历加载所有的实现类，不能做到按需加载，这样效率还是相对较低的。
• 当多个 ServiceLoader 同时 load 时，会有并发问题。