1.2 Java程序的基本运行原理

在1.1节讲过，操作系统看不懂用高级编程语言编写出来的源程序，但是能看得懂编译生成的可执行程序。那么，对于同一个可执行程序文件，是不是所有的操作系统都能看得懂呢？答案是否定的。例如，IE浏览器只能在Windows操作系统中运行，到了Linux操作系统中就无法运行，这是因为IE浏览器的可执行程序文件中包含了只有Windows操作系统才能看得懂的操作指令。

如图1-4所示，假如悟空想编写一个在Windows和Linux操作系统中都能运行的程序，那么就需要把源程序分别编译成适合这两种操作系统的可执行程序。

图1-4 把源程序分别编译成适合Windows和Linux的可执行程序

悟空觉得这样做还是有点麻烦，要是有一种编程语言可以跨操作系统平台就好了，这意味着只需对用这种语言编写出来的源程序编译一次，编译出来的可执行程序能够在所有的操作系统中运行。刚好Java语言就是悟空所期望的跨操作系统平台的高级编程语言。

Java语言为何会有跨操作系统平台的本领呢？这还得归功于Java虚拟机。Java虚拟机这名字好玄乎！Java虚拟机看不见摸不着，到底算何方神圣？它可不是工厂里的庞大无比的机器，其实它本身也不过是一个可执行程序，这个可执行程序的任务就是运行Java程序。

如图1-5所示，Java虚拟机程序本身不是跨操作系统平台的，对于不同的操作系统，有着不同的Java虚拟机可执行程序。不过，不管是哪个操作系统中的Java虚拟机，它们的任务都是一样的，该任务就是请求底层操作系统运行Java程序。

图1-5 Java程序的跨操作系统平台运行的过程

从图1-5可以看出，Java源程序是以“.java”作为扩展名的文件，编译生成的可执行程序是以“.class”作为扩展名的文件。Java可执行程序本身不能直接在操作系统中运行，它必须借助Java虚拟机才能运行。Java可执行程序中包含了只有Java虚拟机才能看得懂的二进制字节码，而Windows和Linux操作系统都无法直接看得懂这些二进制字节码。

以下图1-6进一步展示了Java虚拟机执行Java程序的过程。

图1-6 Java虚拟机执行Java程序的过程

从图1-6可以看出，Java虚拟机封装了底层操作系统的差异，不管是在哪种平台上，都按以下同样的步骤来运行程序。

（1）加载Java类，即把类的.class文件中的二进制字节码加载到内存中。

（2）对类的二进制字节码进行验证。

（3）解析并请求操作系统执行指令。