硬核科普！Java语言的跨平台特性

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首先，我们需要明确“平台”的含义。在这里，“平台”指的是计算机操作系统，如Windows、Linux、mac系统。跨平台是软件开发的一个重要概念，即软件不依赖于特定的操作系统或硬件环境。在一个操作系统下开发的应用，放到另一个操作系统下依然可以运行。简单来说，开发出的软件可以同时在Windows、Linux、mac等系统中运行，这就是“跨平台”。

Java语言具有“跨平台”的特性，这是相对于其他编程语言来说的。Java语言编写出的应用程序，只需编写一次代码，就可以在不同的系统上运行。而其他一些高级语言，如C语言编写的代码，如果想在不同的平台上运行，需要编译成针对不同系统平台的目标代码。比如在Windows系统中编译的C语言程序，在Linux下是不能运行的，需要重新编译成Linux下的目标程序。反之，在Linux下编译的C语言程序，在Windows下也不能运行。

而Java在不同平台上运行时，不需要针对不同的平台多次重新编译，这样就实现了所谓的“Write Once，Run Anywhere”。为什么C、C++不能实现跨平台，而Java却可以实现跨平台？要想搞清楚这个问题，我们需要了解一下什么是JVM虚拟机。

JVM：Java Virtual Machine。这是一种抽象的计算机，在真实的计算机中仿真模拟出各种计算机的功能。简单地说，我们可以把JVM理解成是一个“软件”，该软件相当于一个小型的“计算机系统”。虚拟机有自己完善的硬件架构，如处理器、堆栈、寄存器等，还有各种指令系统。Java虚拟机屏蔽了与具体操作系统平台相关的信息，使得Java程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码（字节码），就可以在多种操作系统平台上不加修改地运行。

JVM最核心的一个模块叫Java解释器，相当于是计算机的“CPU”，可以将.class字节码解释成适合不同操作系统的可执行代码。Java解释器实际上就是特定系统平台下的一个应用程序，只要实现了这个解释器程序，Java字节码就能通过该解释器在该平台下运行，这是Java之所以可以实现跨平台的根本原因所在！

但目前并不是所有的操作系统都有自己对应的Java解释器，所以Java程序并不能在所有的操作系统下运行。它只能在已实现了Java解释器的平台中运行，比如Windows、Linux、mac等主流平台。

目前商用的Java虚拟机有很多种，其中比较主流的有如下几个：1. 适用于JavaSE/JavaEE平台的主流JVM（按流行程度递减）：HotSpot VM、J9 VM、Zing VM。2. 适用于JavaME平台的主流JVM：CLDC-HI、J9 VM；3. 适用于Android系统的主流JVM：Dalvik VM、ART VM；4. 其他

对于以上这些虚拟机种类，我们作为初学者简单了解即可，尤其是对HotSpot VM有印象就行，这是我们进行Java开发默认使用的标准JVM。

有了以上这些知识的铺垫，我们就可以尝试着理解Java之所以可以实现跨平台的原理了！

为了能让大家搞清楚Java的跨平台原理，我们还是先拿C语言的编译过程进行对比，如下图所示

从上图可知，在Windows系统下，我们编写的C语言源码文件后缀是.c，在Windows平台下进行编译会生成后缀名为.exe的可执行文件，经常安装软件的同学应该对这个.exe后缀不陌生。生成.exe文件后，就可以在Windows系统中运行了。

但是如果我们换一个Linux操作系统，即使是同样的C语言代码，在没有进行重新编译的前提下，是无法直接运行的。Windows里的.exe可执行文件，在Linux中是不能执行的！所以我们需要将之前的C语言程序，针对Linux平台重新编译，生成适合于Linux平台的可执行文件才行。

以上就是C语言针对不同平台的编译过程，换一个平台就得编译一次，所以C语言是无法实现跨平台的！但Java却可以实现跨平台，它是怎么做到的呢？我们往下看！

Java之所以可以实现跨平台，最根本的原因是由于JVM虚拟机的存在！我们先来看下图：

根据上图，并结合之前壹哥给大家讲过的Java编程步骤，我们知道Java编程要经历编写、编译、执行这三个核心步骤。而在执行之前，我们会把.java源码文件编译成.class字节码文件，这里的.java文件、.class文件和具体的操作系统无关，无论是Windows/Linux/mac等任何系统，这些文件都是一样的。那Java到底是依靠什么，才能实现不同操作系统上跨平台的呢？从上图可以很明显的看出，关键在于JVM Java虚拟机！正是因为存在JVM虚拟机，所以Java才能实现跨平台！

那JVM又是如何实现跨平台的呢？

JVM之所以可以实现跨平台，原理其实很简单！其实JVM本身并没有实现跨平台，也就是说不同的操作系统中，需要不同的JVM虚拟机，如下图所示：

所以，如果我们想在Windows系统下开发Java项目，就需要去Oracle官网下载安装一个Windows版的JVM；如果我们想在Linux系统下开发Java项目，就需要去Oracle官网下载安装一个Linux版的JVM；其他系统以此类推。也就是说，.java文件、.class文件，无论在哪个系统上都是一样的，但JVM是不一样的，基于此实现了跨平台！

如下图所示：

从上图可知，Java源程序编译后生成的.class字节码，.class字节码文件运行在JVM虚拟机上，并不直接运行在具体的Windows系统上，而JVM虚拟机又分为Windows版、Linux版、Mac版。JVM充当了中间人的角色，把.class文件和操作系统分割并联系了起来，.class文件不和操作系统直接交互，而是由JVM和操作系统进行交互。

我们可以在Windows、Linux、Mac等任意系统中编写Java程序，并生成.class字节码文件，但要想实现跨平台，则需要安装Windows、Linux、或Mac等系统自己版本的JVM虚拟机。然后把字节码文件放到不同系统下的JVM虚拟机中运行，这样就实现了所谓的跨平台。这样我们程序员就只需要去编写和编译Java代码，至于跨平台的事情，是JVM要做的，我们不关心！

所以说，Java跨平台的根本原理，就是通过JVM虚拟机来实现的！但你要知道，Java语言是跨平台的，JVM却不是跨平台的，不同的操作系统有不同版本的JVM！