Что такое Java Virtual Machine, или Джава – это вам не Ява!.. Часть 1

Технология Java была создана как инструмент программирования в компании Sun Microsystems в 1991 г. в рамках небольшого закрытого исследовательского проекта, получившего кодовое название «Green» («Зеленый проект»).
«Зеленая команда» из 13 инженеров и разработчиков под руководством Джеймса Гослинга (James Gosling) в течение полутора лет работала сутками напролет в отдельном офисе на Sand Hill Road в г. Менло Парк (Калифорния; опять Силиконовая долина!), не информируя о своей работе компанию Sun.

Инженеры «Зеленой команды» старались предвосхитить грядущую «новую волну» в программировании и подготовиться к ней. Первоначально они исходили из предположения, что одной из основных тенденций развития будет сближение между цифровой потребительской техникой и компьютерами.
Результатом этой работы стал машинно-независимый язык программирования, получивший кодовое название «Oak» (Дуб).

Чтобы продемонстрировать, как новый язык программирования может в будущем использоваться в цифровой технике, «Зеленая команда» создала домашний портативный интерактивный контроллер для цифрового кабельного телевидения. Но тогда эта идея была слишком новаторской, и цифровое кабельное телевидение не было готово к тому резкому прорыву, который предлагала технология Java.

Однако новаторство технологии Java оказалось востребованным для Интернета, и на первой официальной презентации технологии Java в 1995 г. команда Гослинга смогла объявить, что технология Java будет использована в интернет-обозревателе Netscape Navigator.

Ныне платформу Java используют более 4 млн. разработчиков программного обеспечения. Она используется во всех основных сферах деятельности по всему миру и применяется в самых различных устройствах, компьютерах и сетях во всех технологиях программирования.

В целом универсальность, эффективность, безопасность и совместимость с разными платформами делают технологию Java идеальным инструментом для сетевых технологий. Поэтому сегодня она используется более чем в 2,5 млрд. устройств, среди которых:
• более 700 млн. ПК;
• более 1 млрд. мобильных телефонов и других портативных устройств;
• 1,25 млрд. смарт-карт;
• а также телеприставки, принтеры, веб-камеры, игры, автомобильные системы навигации, игровые автоматы, медицинское оборудование, парковочные автоматы и т. д.
В настоящее время технологию Java можно встретить практически в любых сетях и устройствах — от Интернета и суперкомпьютеров до портативных компьютеров и мобильных телефонов, от устройств моделирования биржевых торгов до домашних игровых приставок и кредитных карт.

Почему разработчики программного обеспечения выбирают технологию Java
Язык программирования Java всесторонне дорабатывали, расширяли, тестировали и проверяли на практике более 4 млн. разработчиков программного обеспечения.
Законченная, чрезвычайно надежная и универсальная технология Java неоценима для разработчиков программного обеспечения тем, что она позволяет им:
• писать программное обеспечение на одной платформе и запускать его практически на любой другой;
• создавать программы для работы в веб-обозревателях и веб-службах;
• разрабатывать серверные приложения для интернет-форумов, магазинов, опросов, обработки HTML-форм и др.;
• создавать максимально приспособленные для требований пользователя приложения и службы, комбинируя различные Java-модули;
• писать мощные и эффективные приложения для мобильных телефонов, удаленных процессоров, недорогих потребительских товаров и практически для любых цифровых устройств.

Что такое Java Virtual Machine
Java Virtual Machine (Java VM, JVM) — виртуальная машина Java — основная часть исполняющей системы Java, так называемой Java Runtime Environment (JRE). Виртуальная машина Java интерпретирует и исполняет байт-код Java, предварительно созданный из исходного текста Java-программы компилятором Java.

В 1996 г. компания Sun выпустила первую версию документа «Голубая книга JVM», в котором описана спецификация виртуальной машины Java, ставшего де-факто отраслевым стандартом платформы Java. Благодаря этому документу появились альтернативные реализации JVM, являющиеся «разработками с чистого листа» (англ. clean room design). В качестве примера можно привести Kaffe.
Начиная с версии J2SE 5.0 изменения в спецификации JVM вырабатываются в соответствии с формализованными пожеланиями заинтересованных сторон. Процесс внесения изменений в спецификации JVM называется Java Community Process.

Краткая Java-терминология
• Виртуальная машина (virtual machine) — абстрактное вычислительное устройство, которое может быть реализовано разными способами: аппаратно или программно. Компиляция в набор команд виртуальной машины происходит почти так же, как и компиляция в набор команд микропроцессора.

• Java-платформа (Java Platform) — виртуальная машина Java и стандартные классы составляют Java-платформу. Java-платформа предоставляет программам унифицированный интерфейс независимо от операционной системы, на которой они работают.

• Java Remote Method Invocation (JRMI) — интерфейс вызова удаленных методов. Распределенная объектная модель, определяющая, каким образом производится вызов удаленных методов, работающих на другой виртуальной машине Java.

• Java Runtime Environment (JRE) — среда исполнения Java. Подмножество Java Development Kit, предназначенное для конечных пользователей. JRE состоит из виртуальной машины Java (JVM), стандартных классов Java и вспомогательных файлов.

• Java Virtual Machine (JVM) — виртуальная машина Java, часть среды исполнения Java, выполняющая интерпретацию Java байт-кода. Java Virtual Machine специфицируется набором команд байт-кода, набором регистров, стеком, сборщиком мусора и пространством хранения методов.

• Java байт-код (Java bytecode) — машинно-независимый код, который генерирует Java-компилятор. Байт-код выполняется Java-интерпретатором. Виртуальная машина Java полностью стековая: не требуется сложная адресация ячеек памяти и большое количество регистров. Поэтому команды JVM короткие, большинство из них имеет длину 1 байт, отчего команды JVM называют байт-кодами (bytecodes), хотя имеются команды длиной 2 и 3 байта (средняя длина команды составляет 1,8 байта).
Программа, написанная на языке Java, переводится компилятором в байт-код. Байт-код записывается в одном или нескольких файлах, может храниться во внешней памяти или передаваться по сети. Это особенно удобно благодаря небольшому размеру файлов с байт-кодом. Полученный в результате компиляции байт-код можно выполнять на любом компьютере, имеющем систему, реализующую JVM (в не зависимости от типа какого-либо конкретного процессора и архитектуры ПК). Так реализуется принцип Java: «Write once, run anywhere» — «Написано однажды, выполняется где угодно».

• Java-апплеты (Java applets) — Java-приложения, доступ к которым можно получить из веб-браузера.