Tìm hiểu tổng quan Java Virtual Machine (JMV) trong Java

Java Virtual Machine (JVM) là thành phần chính của ngôn ngữ lập trình Java. JMV cung cấp môi trường độc lập với nền tảng để thực thi mã Java trên hầu hết các kiến ​​trúc phần cứng, hệ điều hành và phần mềm chính. Trong bài viết này, cùng Techie tìm hiểu chúng ta thảo luận về JVM là gì, cách thức hoạt động và các tính năng chính của nó dành cho các nhà phát triển.

Java Virtual Machine (JVM) là gì?

Java Virtual Machine (JVM) là một máy ảo cung cấp môi trường thời gian chạy cho các ứng dụng và chương trình Java. Vai trò của nó rất đơn giản: diễn giải và thực thi mã byte Java, một biểu diễn cấp thấp của dạng đã biên dịch của một đoạn mã Java. Khi các ứng dụng viết bằng Java được biên dịch, chúng tạo ra mã byte, có thể được thực thi (hoặc chạy) bởi bất kỳ triển khai JVM nào, bất kể kiến ​​trúc, phần cứng hoặc hệ điều hành cơ bản.

Java Virtual Machine (JVM) của Java độc lập với nền tảng, nghĩa là các chương trình Java có thể được viết một lần và chạy trên bất kỳ triển khai JVM nào. Trong thời gian chạy, JVM diễn giải mã byte kết quả và dịch nó thành mã máy gốc, xem xét các đặc điểm của hệ thống cơ bản mà nó sẽ chạy trên đó.

tìm hiểu về Java Virtual Machine
Java Virtual Machine là gì?

Java Virtual Machine (JVM) hoạt động như thế nào?

Tải mã byte Java

Bước đầu tiên xảy ra trong quy trình Java Virtual Machine bao gồm việc tải mã byte Java vào JVM. Nhiệm vụ này được thực hiện bởi trình nạp lớp, định vị bất kỳ tệp mã byte cần thiết nào và tải chúng vào bộ nhớ hệ thống.

Xác minh

Sau khi mã byte được tải vào bộ nhớ, JVM cần xác minh tính chính xác của nó bằng cách kiểm tra mã byte Java xem có vi phạm đặc tả ngôn ngữ Java hay không, bao gồm cả quyền truy cập bất hợp pháp vào các trường riêng tư hoặc phương thức riêng tư.

Chuẩn bị mã byte

Sau khi mã byte được xác minh, Java Virtual Machine sẽ chuẩn bị bộ nhớ và tài nguyên cần thiết để chương trình thực thi. Việc chuẩn bị này bao gồm việc cấp phát bộ nhớ cho mọi đối tượng cần thiết và khởi tạo các biến tĩnh.

Giải thích mã byte Java

Tiếp theo, JVM phải diễn giải mã byte và thực hiện tuần tự từng lệnh. Trong khi mỗi lệnh được thực thi, JVM duy trì một chồng các giá trị để sử dụng bởi bất kỳ bộ lệnh nào.

Biên soạn JIT

Khi mã đã được diễn giải, JVM có thể sử dụng trình biên dịch Just in time (JIT) để cải thiện hiệu suất. Trong quá trình biên dịch JIT, JVM biên dịch mã byte được thực thi thường xuyên thành ngôn ngữ máy gốc, được thực thi với hiệu quả cao hơn mã byte được thông dịch.

Thu gom rác

Khi ứng dụng đang thực thi, Java Virtual Machine quản lý tài nguyên bộ nhớ (cấp phát và giải phóng) bằng cách thực hiện thu thập rác tự động. Việc thu gom rác sẽ giải phóng các tài nguyên bộ nhớ không còn được chương trình hoặc CPU sử dụng nữa. Điều này cho phép JVM thu hồi bộ nhớ và đưa vào các mục đích sử dụng khác.

thành phần của JMV
Kiến trúc của Java Virtual Machine

Các tính năng của Java Virtual Machine là gì?

JMV có một số tính năng chính giúp nó trở thành một nền tảng mạnh mẽ và giá trị bao gồm:

  • Tính độc lập của nền tảng: JVM bao gồm môi trường thời gian chạy độc lập với nền tảng, cho phép thực thi các ứng dụng Java trên hầu hết các kiến ​​trúc phần cứng và phần mềm.
  • Quản lý bộ nhớ: JVM quản lý bộ nhớ tự động thông qua trình thu gom rác tích hợp sẵn, giúp giải phóng bộ nhớ khi chương trình kết thúc, giúp nhà phát triển không phải tính đến việc phân bổ và phân bổ bộ nhớ.
  • Bảo mật: JVM thực thi các chính sách bảo mật để ngăn chặn mã độc có quyền truy cập vào tài nguyên hệ thống.
  • Tải động: Với Java Virtual Machine, các lớp được tải động trong thời gian chạy, giúp các nhà phát triển có thể mở rộng chức năng của các chương trình Java của họ mà không cần biên dịch lại hoặc triển khai lại.
  • Biên dịch JIT: Biên dịch JIT cải thiện hiệu suất ứng dụng bằng cách biên dịch mã byte được thực thi thường xuyên sang ngôn ngữ máy gốc.
  • Đa luồng: JVM hỗ trợ đa luồng, cho phép các chương trình Java chạy nhiều luồng thực thi cùng một lúc.

Một số ứng dụng của Java Virtual Machine

Tính linh hoạt và mạnh mẽ của Java Virtual Machine khiến nó trở thành lựa chọn phổ biến cho nhiều ứng dụng trong nhiều ngành khác nhau. Một số ứng dụng đáng chú ý của JVM bao gồm:

  • Phần mềm doanh nghiệp: Các khung dựa trên JVM như Spring và Hibernate được sử dụng rộng rãi để phát triển các ứng dụng doanh nghiệp phức tạp. Khả năng của JVM trong việc xử lý các ứng dụng quy mô lớn với độ đồng thời cao và độ trễ thấp khiến nó trở thành nền tảng được ưu tiên cho phần mềm quan trọng trong kinh doanh.
  • Phát triển Web: Các khung web dựa trên Java như JavaServer Pages (JSP) và JavaServer Faces (JSF) tận dụng khả năng của JVM để xây dựng các ứng dụng web động và có thể mở rộng. Ngoài ra, các ứng dụng web phổ biến như Apache Tomcat và Jetty dựa vào JVM để phục vụ các yêu cầu HTTP một cách hiệu quả.
  • Phát triển Android: Nền tảng Android chủ yếu dựa vào JVM để thực thi các ứng dụng được viết bằng ngôn ngữ lập trình Java. JVM, kết hợp với Android Runtime (ART), cho phép các nhà phát triển tạo ra các ứng dụng Android giàu tính năng và được tối ưu hóa hiệu suất.

Kết luận

Java Virtual Machine đóng một vai trò quan trọng trong việc cho phép ngôn ngữ lập trình Java được áp dụng rộng rãi và thành công. Nền tảng độc lập, quản lý bộ nhớ và các tính năng bảo mật khiến nó trở thành lựa chọn hấp dẫn cho các nhà phát triển trong nhiều ngành. JVM tiếp tục là thành phần cơ bản trong lĩnh vực công nghệ thông tin, định hình cách chúng ta phát triển và triển khai các giải pháp phần mềm.

>> Xem thêm: Java Core là gì? Sự khác biệt giữa Java và Java Core

Khám phá thêm
Temu, một ứng dụng mua sắm Trung Quốc, đang gây chấn động trên internet với những sản phẩm rất rẻ....
“Chúng ta đang sống trong thế giới VUCA” – Câu nói này đã diễn tả đúng tình trạng thế giới...
Trong bài viết này, Techie sẽ giới thiệu đến bạn bản chất của tính năng constraints và auto-layout figma, cũng...
Theo một “nguồn tin mật” cho hay, Ghibli chính thức công bố trailer phần tiếp theo của tựa phim Vùng...
Thuật toán Dijkstra là một công cụ quan trọng trong lý thuyết đồ thị và tối ưu hóa. Với khả...
Nếu như các ứng dụng hẹn hò như Tinder, Okcupid, Facebook Dating vẫn chưa đem đến cho bạn một anh...
“Nói Việt Nam không có văn hóa riêng do sao chép từ Trung Quốc chẳng khác gì nói Nhật Bản...
Công cụ AI (trí tuệ nhân tạo) là một phần mềm hoặc hệ thống được phát triển dựa trên các...