JRE和JDK

Java是一种面向对象的语言，通常学习Java首先接触的就是JRE(Java Runtime Environment)或者JDK(Java Development Kit)。

JRE：Java运行环境，包含了Java虚拟机(JVM)和Java类库，以及一些模块等，它不能⽤于构建新的程序；
JDK：可以看作是JRE的一个超集，它拥有JRE所拥有的⼀切，提供了更多工具，比如编译器(javac)、文档工具(javadoc)、调试/诊断/监控工具(jdb jstat jmap jstack jhat)等，它能够创建和编译程序。

理论上如果只是为了运⾏⼀下Java程序的话，安装JRE就可以了。要做Java编程⽅⾯的⼯作，才需要安装JDK。但是这个也不绝对，如果要运行一些JSP的Web应⽤程序，就是以前那种前后端不分离的，那还是需要安装JDK，因为它需要把JSP转换为Java的Servlet，然后用JDK来编译Servlet。还有运行时的动态代理也需要JDK动态编译。

Java最显著的特性

一是所谓的“书写一次，到处运行”(Write once, run anywhere)，能够非常容易地获得跨平台能力；
二是垃圾收集(GC, Garbage Collection)，Java通过垃圾收集器(Garbage Collector)回收分配内存，大部分情况下，程序员不需要自己操心内存的分配和回收。

Java是解释执行的语言

这个说法现在来看已经不太准确。

通常把Java分为编译期和运行时，这里说的Java的编译和C/C++是有着不同的意义的，Javac编译Java源码生成的.class文件里面实际是字节码，而不是可以直接执行的机器码。Java通过字节码和Java虚拟机JVM这种跨平台的抽象，屏蔽了操作系统和硬件的细节，这也是实现“一次编译，到处执行”的基础。

我们开发的Java的源代码，首先通过Javac编译成为字节码bytecode，然后，在运行时通过Java虚拟机JVM内嵌的解释器将字节码转换成为最终的机器码。

st=>inputoutput: .java 源代码文件
op1=>operation: javac 编译
io1=>inputoutput: .class 字节码文件
op2=>operation: jvm 解释器逐行解释
io2=>inputoutput: 二进制机器码(机器可以直接执行)

st->op1(right)->io1->op2(right)->io2

机器码的运⾏效率肯定是⾼于逐行解释执行的。所以主流的JVM比如我们大多数情况使用的Oracle JDK提供的Hotspot JVM，都提供了JIT(Just-In-Time)编译器，也就是通常所说的动态编译器。JIT能够在运行时将热点代码编译成本地机器码，并将字节码对应的机器码保存下来，下次可以直接使⽤。这种情况下部分热点代码就属于编译执行，而不是解释执行了。

至于哪部分属于热点代码，HotSpot采⽤的是惰性评估(Lazy Evaluation)的做法，根据⼆⼋定律，消耗⼤部分系统资源的只有那⼀⼩部分的代码(热点代码)。

所以主流Java版本，实际是解释和编译混合的一种模式，即所谓的混合模式-Xmixed。通常运行在server模式的JVM，会进行上万次调用以收集足够的信息进行高效的编译，client模式这个门限是1500次。Oracle Hotspot JVM内置了两个不同的JIT compiler，C1对应前面说的client模式，适用于对于启动速度敏感的应用，比如普通Java桌面应用；C2对应server模式，它的优化是为长时间运行的服务器端应用设计的。默认是采用所谓的分层编译TieredCompilation。

Java 虚拟机启动时，可以指定不同的参数对运行模式进行选择。 比如，指定-Xint，就是告诉JVM只进行解释执行，不对代码进行编译，这种模式抛弃了JIT可能带来的性能优势。毕竟解释器interpreter是逐条读入，逐条解释运行的。与其相对应的，还有一个-Xcomp参数，这是告诉JVM关闭解释器，不要进行解释执行，或者叫作最大优化级别。但这种模式未必就是最高效的，-Xcomp会导致JVM启动变慢非常多，同时有些JIT编译器优化方式，比如分支预测，如果不进行profiling，往往并不能进行有效优化。

除了上面提到的JIT，其实还有一种新的编译方式，即所谓的AOT(Ahead-of-Time Compilation)，直接将字节码编译成机器代码，这样就避免了JIT预热等各方面的开销，比如Oracle JDK 9就引入了实验性的AOT特性 ，并且增加了新的jaotc工具。
利用下面的命令把某个类或者某个模块编译成为AOT库：

jaotc --output libHelloWorld.so HelloWorld.class
jaotc --output libjava.base.so --module java.base

然后，在启动时直接指定编译好的 AOT 库：

java -XX:AOTLibrary=./libHelloWorld.so,./libjava.base.so HelloWorld

目前AOT编译器的编译质量肯定是比不上JIT编译器的，Oracle JDK支持分层编译和AOT协作使用，这两者并不是二选一的关系，相关文档：http://openjdk.java.net/jeps/295。AOT也不仅仅是只有这一种方式，业界早就有第三方工具(如GCJ、Excelsior JET)提供相关功能。

另外，JVM作为一个强大的平台，不仅仅只有Java语言可以运行在JVM上，本质上合规的字节码都可以运行，Java语言自身也为此提供了便利，所以我们可以看到类似Kotlin、Clojure、Scala、Groovy、JRuby、Jython等大量JVM语言，活跃在不同的场景。

目前程序主要有两种运行方式：静态编译与动态解释；
静态编译的程序在执行前全部被翻译为机器码，通常将这种方式称为AOT(Ahead of time)，即“提前编译”；
解释执行的程序则是一句一句的边翻译边运行，通常将这种方式称为JIT(Just-in-time)，即“即时编译”；
AOT程序的典型代表是用C/C++开发的应用，它们必须在执行前编译成机器码，而JIT的代表则非常多，如JavaScript、Python等；
事实上，所有脚本语言都支持JIT模式。但需要注意的是JIT和AOT指的是程序运行方式，和编程语言并非强关联的。有些语言既可以以JIT方式运行也可以以AOT方式运行，如Java、Python。

进一步理解Java平台

Java语言特性

泛型、Lambda 等。

Java基础类库

集合、IO/NIO、网络、并发、安全等。

Java类加载机制

常用版本JDK(如 JDK 8)内嵌的Class-Loader，例如Bootstrap、Application和Extension Class-loader；
自定义Class-Loader。

Java类加载过程

加载、验证、链接、初始化(参考周志明的《深入理解Java虚拟机》)。

Java垃圾收集

垃圾收集的基本原理；
常见的垃圾收集器，如SerialGC、Parallel GC、 CMS、 G1等，分别适用于什么样的工作负载；

Java工具

JDK包含的工具以及Java领域内其他工具，编译器、运行时环境、安全工具、诊断和监控工具等。