Java如何实现跨平台

1. 前言

     与C，C++不同，java规范中没有“依赖具体实现”的地方，基本数据类型大小以及有关算法都做了明确的说明。例如，Java中int类型永远为32位整数，而C/C++中int的类型大小有可能是16位，32位，也可能与编译器的设置有关。在java中，数据类型具有固定的大小，从而具有很好的可移植性。

     C/C++中int的类型大小在不同的环境存在不一，有这几方面原因：① C/C++规定int字长和机器字长相同；② 操作系统字长和机器字长未必一致；③ 编译器根据操作系统字长来定义int字长。因此我们可以得知，在一些没有操作系统的嵌入式计算机系统上，int的长度与处理器字长一致；有操作系统时，操作系统的字长与处理器的字长不一定一致，此时编译器根据操作系统的字长来定义int字长，比如你在64位机器上运行DOS16系统，那么所有for dos16的C/C++编译器中int都是16位的;在64位机器上运行win32系统，那么所有for win32的C/C++编译器中int都是32位的。

2. 跨平台的实现原理

2.1 什么是平台

       所谓的平台，就是CPU和操作系统的结合体。市面上CPU的种类很多，不同公司生产的CPU支持相同或不同的指令集。指令集就是CPU用来计算和控制计算机系统的一套指令的集合。指令集又分为精简指令集（RISC）与复杂指令集(CISC)。

       操作系统是充当用户和计算机之间交互的界面软件，不同的操作系统支持不同的CPU，严格意义上说是不同的操作系统支持不同CPU的指令集。例如  windows和liunx都支持Intel和AMD的复杂指令集(CISC)，但并不支持精简指令集（RISC）。

       总之，开发程序，首先要确定该程序在什么CPU上运行,也就是要知道CPU所使用的指令集，其次要确定操作系统。

2.2 实现机制

下图描述了C程序在不同平台的编译、运行的过程。

 

        如图可知，使用不同的编译器编译C程序生成的可执行文件是可以在对应平台运行的，比如windows可以使用VC编译，那编译后的exe文件就可以在windows下运行；liunx下可以使用GCC编译，生成的可执行文件就可以在Liunx上运行。然而使用特定编译器编译的程序不能跨平台运行，这是因为编译器是与平台相关的，编译后的文件也是与平台相关的。

      那如何实现开发语言跨平台呢？实现思想主要是将开发语言编译成一种中间语言，然后利用和平台相关的解释器进行解释执行。下图是Java实现跨平台的机制。

       首先，通过与平台无关的编译器将Java源程序编译生成的中间码，该中间码与平台无关。然后通过Java虚拟机（Java Virtual Machine，简称 JVM）将中间码（字节码）文件翻译成特定平台下的机器码然后运行。

       JVM也是一个软件，在不同的平台有不同的版本。也就是说，只要在不同平台上安装对应的JVM，就可以运行字节码文件，即运行我们编写的Java程序，从而实现了”一次编译，到处运行“的目的。


       注意：编译的结果不是生成机器码，而是生成字节码，字节码不能直接运行，必须通过JVM翻译成机器码才能运行。不同平台下编译生成的字节码是一样的，但是由JVM翻译成的机器码却不一样。跨平台的是Java程序，不是JVM。JVM是用C/C++开发的，与各个平台是相关的。JVM编译后的机器码是不能跨平台的。

        所以，运行Java程序必须有JVM的支持，因为编译的结果不是机器码，必须要经过JVM的再次翻译才能执行。即使你将Java程序打包成可执行文件（例如 .exe），仍然需要JVM的支持。