Java Platform: JDK, JRE, JVM, GC

Средства разработки. JDK и JRE. Компиляция и выполнение программы. JAR-архивы

Java: Платформа¶

Написано однажды — работает везде

JDK / JRE / JVM¶

JDK (Java Development Kit)
 └── JRE (Java Runtime Environment)
      └── JVM (Java Virtual Machine)
           └── ClassLoader + Интерпретатор байт-кода

Компонент	Что делает
JDK	Инструменты разработчика: компилятор javac, библиотеки, утилиты
JRE	Минимум для запуска Java-приложений: JVM + ClassLoader + стандартные библиотеки
JVM	Исполняет байт-код; реализация — HotSpot
Байт-код	Набор инструкций, скомпилированный javac, исполняемый JVM

JIT (Just-in-time compilation)¶

Компиляция байт-кода в машинный код во время выполнения — повышает производительность. HotSpots — часто исполняемые участки кода, которые JIT компилирует и кэширует в code cache.

Преимущества Java

Кроссплатформенность (JVM)
Автоматическое управление памятью (GC)
Многопоточность
Безопасность (нет указателей, Security Manager / «песочница»)
ООП, богатое сообщество

Недостатки Java

Платное коммерческое использование (с 2019)
Ниже производительность, чем у C/C++
Многословный код
Слабые инструменты GUI

ClassLoader

При запуске JVM задействуются три загрузчика классов:

Загрузчик	Что загружает
Bootstrap ClassLoader	Платформенные классы JDK из `rt.jar`
Extension ClassLoader	Классы расширений из `jre/lib/ext`
AppClassLoader	Классы приложения из `CLASSPATH`

Три шага работы ClassLoader: 1. Загрузка — поиск и импорт двоичных данных 2. Связывание — проверка, подготовка, разрешение ссылок 3. Инициализация — выполнение кода инициализации переменных

Динамическая загрузка: Class.forName("ИмяКласса") — загружает класс «на лету» в runtime.

Сборщик мусора (Garbage Collector)¶

Две задачи GC: поиск мусора + очистка мусора.

Трассировка (Tracing) — метод поиска в HotSpot. Всё, что недостижимо из GC Roots — мусор.

GC Roots: - Объекты в статических полях - Объекты в стеке потоков - JNI-ссылки в native-методах

Виды сборки

Вид	Описание
Minor GC	Частый и быстрый; работает с `Young Generation` (Eden → Survivor)
Major GC	Редкий; работает со `Old Generation`; включает уплотнение памяти
Full GC	Сначала Minor, затем Major

Реализации GC

GC	Особенность
Serial	Простейший, однопоточный
Parallel	Параллельный, автоподстройка производительности
CMS	Снижение задержек, параллельная маркировка
G1	Современный, заменяет CMS, для больших heap'ов