Java 平臺透析<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

一、什麼是Java 平臺？

現在，計算機世界裡存在多種操作平臺，在微軟的Windows，Macintosh，OS/2，Unix以及NetWare等眾多的操作平臺中，軟體必須在每個平臺上單獨進行編譯執行。在一個平臺上執行的一個應用程式的二進位制檔案就不可能運行於另一個別的平臺之上，因為這個二進位制檔案是基於特殊的機器編碼的。

Java平臺是一種新型的軟體平臺，可用來在網路計算機系統中釋出和執行高互動性、動態的、安全的Java

儘管每一種底層平臺對於Java虛擬機器都有它自己的實現方法，但是現在只有一種Java虛擬機器規範。正因為如此，

開發人員利用Java語言編寫強大的Java應用程式原始碼。他們在Java平臺上而不是在底層系統中編譯一次。Java原始碼編譯成一種中間的、可移植的位元組碼形式，然後就可以運行於任何有Java平臺的地方。

開發人員可以用

Java語言是進入Java平臺的一個通道。用Java語言編寫並編譯的程式能夠執行在Java平臺上。

Java平臺具有兩個基本的組成部分：

• Java虛擬機器

• Java應用程式介面（Java API）

他們將在後續章節中詳細敘述。這兩部分的結合，為終端使用者開發Internet和Intranet應用程式提供了執行環境。

二、Java 基本平臺

Java基本平臺是一種開發人員可以進行安全的應用的微型平臺，目前用來執行高效能的Java applets和application。這種平臺應用於網路計算機、桌上型電腦和工作站（下一部分描述為更小型的系統提供的平臺）。它內部包含一個與前面所提到的一樣的Java虛擬機器，但卻擁有一個執行基本的Java小程式applets和應用程式（applications）所必需的小型Java API（應用程式介面）。眾所周知這套小型API是Java applet API或者是基本JAVA應用程式API。在這一套小型API基礎之上進行編碼工作的開發人員對於這一點是可以放心的，就是在此基礎之上的開發的程式同樣可以執行在任何地方，而不需要其他額外的類庫的支援。

特定的具有Java平臺操作許可的人已經同意將基本的Java API包含在他們的個人的Java平臺應用實現中。隨著更多地Java類庫開發，Java基礎平臺將會不斷增長，這些增加的類庫將以適時的形式新增到Java基礎平臺中，並呈現於每一個許可使用者的作業系統上。

另外一套被稱作標準擴充套件API的應用程式介面（APIs），是由JavaSoft以及其他引領行業發展的主要公司一起來制定，用以擴充套件平臺的基本功能。隨著時間的逝去，一些標準擴充套件API的補充將會新增到Java基礎平臺中。

三、內嵌Java平臺

內嵌Java平臺的目標是針對一些消費裝置，這些諸如置頂盒、印表機、影印機和手機等消費裝置與網路計算機相比，需要更少的資源和更多的個性化功能。這些裝置自身具有儲存空間少、無顯示畫面或是不能連線到網路等限制。

用於此平臺的應用程式介面（API）叫做Java嵌入式API，它是最小的一套Java API，可以用於並執行在要求較少功能的嵌入裝置上。由於這個平臺仍處於開發當中，所以這套API還沒有達到成為一個標準的程度。因此，該API仍沒有完成制定，但大體上它可能是由java.lang和java.util這兩個包組成。為一個特殊的裝置所編寫的一個Java應用程式，可以運行於大部分相似的專用裝置上。

四、Java平臺的好處

Java平臺有益於終端使用者和開發人員，支援人員如下所示：

終端使用者的獲益

現在，Java平臺通過即時軟體接入，在環球網上提供生動、互動的內容。Java應用程式在所有作業系統中都可以立即執行，在此基礎上，已經把使用者從不得不選擇作業系統的工作中解放出來。更小型，價格更低廉的專用系統最終都將會有他們自己的應用程式。

開發者的獲益

Java語言是一個小型的、易學的語言系統，並伴有一套越來越全面的APIs。開發人員可以“編譯一次，運行於任何地方”，這一點為Java語言提供了凌駕於其他語言之上的巨大的市場優勢。而且，在所有作業系統上的Java開發環境，只是將檔案編譯成單一的二進位制格式。現在，開發人員可以在一個平臺上開發，儲存，在同一個平臺上釋出，然後就可以運行於所有平臺，而不用分別在多種平臺上開發，再在每一種平臺上釋出。Java的這種“編譯一次，運行於任何地方”的能力，為一些開發人員把Java作為C或C++的替代品，進而轉向Java提供了充足的理由，即使是用來便以獨立的、非網路的應用程式。

而且，通過分佈的、可重用的組建建立應用程式，可以使開發人員集中精力處理那些新的東西，從而大大降低了開發成本。開發人員可以通過網路進行分散式開發，而不必在有隔間的專用於軟體開發的房間中完成工作。

五、Java平臺內部探祕

Java平臺分成兩個主要的部分：Java虛擬機器和Java APIs，如圖2所示：

• Java虛擬機器——Java虛擬機器是一個“軟”計算機，可以在軟體或硬體上實現。它是一個抽象的機器，被設計用來在已有的處理器之前處理Java程式。介面和介面卡的埠可以使它很容易的接入到新的作業系統中，而不必進行完全重新編寫。

• Java API——Java API為Applets和應用程式提供了標準的介面，不管它們執行在何種作業系統之上。Java API是應用程式開發環境的基本框架。API規定了一套基本介面，開發人員將利用這些介面在不斷增多的主要領域中進行Java應用程式程式設計。

——Java基本API提供了非常基礎的語言、應用程式、I/O、網路、GUI以及Applets服務；已經許可Java的OS公司已經同意在他們任何部署Java平臺的地方都將包括上述功能。

——Java標準擴充套件API擴充套件了Java在基本API之外的一些功能。這些擴充套件中的一些將最終融合到Java基本API之中。其他的一些非標準的擴充套件APIs可以有Applets，應用程式或是底層作業系統提供。隨著每一個新的擴充套件API規範的釋出，在它被最終確定之前，整個行業都將對它進行審定並給出反饋。

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在上圖中，Java基礎平臺就是以黑色顯示的部分，包括那些被介面卡（Adapter）標識的部分。Java API包括Java基本API和Java標準擴充套件API。類是API的實現。Java虛擬機器是整個平臺的核心。介面的埠位於Java虛擬機器和作業系統或瀏覽器之間。介面的埠擁有兩部分，一部分獨立於平臺（如圖中黑色部分所示）；另一部分依賴於平臺，如圖中介面卡所示。作業系統和Java作業系統提供了視窗、文件和網路功能。不同的機器可以通過網路互連，如圖中所示。

Java API框架是開放的和可擴充套件的。每一個介面的規範都是由每一領域的整個行業的專家們共同制定的。新制定的規範將會公開發布並進行面向整個行業的修改驗證。API規範對於JavaSoft和整個行業內的其他公司來說，都是可以實現的。在當今快速發展的環境中，Java API框架允許對於它的創新發展的存在，就行Java平臺能夠被擴充套件一樣。

API被以分組或成套的方式組織的。每一套API都可以作為一個或更多的包（名稱空間）來處理。每一個包同一些類或介面組織在一起定義了一套相關的域、構造器和方法。

六、Java 虛擬機器

Java虛擬機器是程式與底層作業系統和硬體無關的關鍵——它是一個平臺，將Java Applets和應用程式與底層作業系統相分離。通過虛擬機器接入到瀏覽器或者其他作業系統是非常容易的。而且，虛擬機器定義了一種與機器無關的被稱為類的二進位制檔案格式。這種格式以位元組碼的形式儲存著用於操作虛擬計算機的指令集。代表任何Java語言程式的位元組碼本質上是一個象徵，它表明方法的索引與偏移量並不是一個常數值，相反的，是被作為一個字元名字象徵性的給出。方法首次被呼叫時，首先是在類檔案中通過方法的名字尋找它，為了在以後的查詢中更加快速的找到該方法，它的偏移量的數值大小便在此時確定出來。因此，任何新的或基本的方法可以在執行的晚些時候被引入到類框架中的任何地方。它將能夠在不打亂原有編碼的情況下，象徵性的正確的被引入。位元組碼是程式的高階表示形式，以至於程式優化和機器碼的產生（通過即時編譯器）都可以在這個水平上來完成。而且，由於在Java平臺的定址空間中虛擬機器將變數儲存在堆疊中，因此可以在虛擬機器的內部進行垃圾回收處理。

七、Java編譯和執行環境

Java語言開發環境包括編譯時和執行時環境兩部分，如圖3所示：

執行時環境代表著Java平臺。開發人員編寫Java原始碼（.java檔案），然後將之編譯成位元組碼（.class檔案）。這些位元組碼就是操作Java虛擬機器的指令集。為了建立一個applet，開發人員將這些位元組碼檔案儲存在HTTP伺服器上，在web頁中加入這樣一個標籤：<applet code=filename>，這個標籤就是指向位元組碼檔案的入口。當一個終端使用者訪問這個頁面的時候，<applet>標籤就會導致這個位元組碼檔案從伺服器上通過網路傳遞到使用者的Java平臺上的瀏覽器中。最後，位元組碼被裝入記憶體，在進入虛擬機器之前進行安全檢查。一旦進入到虛擬機器，位元組碼就會被直譯器解釋執行，或者是被即時（just-in-time，JIT）程式碼發生器，通常稱為即時編譯器，有選擇的轉換成機器碼執行。直譯器和JIT編譯器在執行時系統中根據情況進行操作（執行緒、儲存以及其他系統原始碼）。Java類庫中的任何類檔案在applet需要時動態的調入。