Macchina virtuale Java
La macchina virtuale Java, detta anche Java Virtual Machine o JVM, è il componente della piattaforma Java che esegue i programmi tradotti in bytecode dopo una prima compilazione.
Principio
Codice Java : compilazione : bytecode : VM -> esecuzione reale del programma
Il bytecode è generalmente prodotto dalla compilazione di codici sorgenti (o file sorgenti) scritti in linguaggio Java, anche se è possibile produrre bytecode partendo da altri linguaggi come Scala, Clojure o Groovy.
La JVM è definita da una specifica, mantenuta da Sun Microsystems. Qualsiasi sistema che si comporti in modo coerente con tale specifica viene considerato come una particolare implementazione della JVM. Esistono implementazioni software per praticamente tutti i sistemi operativi moderni, sia gratuite che commerciali. Inoltre, esistono implementazioni speciali per particolari ambienti hardware/software, come telefoni cellulari e palmari), e persino implementazioni hardware come Jazelle.
La disponibilità di implementazioni della macchina virtuale Java per diversi ambienti operativi è la chiave della portabilità di Java, proclamata nello slogan write once, run everywhere ("scrivi una volta, esegui dappertutto"). La macchina virtuale realizza infatti un ambiente di esecuzione omogeneo, che nasconde al software Java (e quindi al programmatore) qualsiasi specificità del sistema operativo sottostante:
| Software applicativo Java |
|---|
| Java Virtual Machine |
| Sistema Operativo |
Implementazioni
Oltre a gestire le specifiche della macchina virtuale Java, Sun Microsystems ne fornisce anche implementazioni gratuite e parzialmente open source [1]; le implementazioni Sun sono in genere viste come implementazioni di riferimento ma sono anche ampiamente utilizzate da utenti finali, aziende e istituzioni.
Numerose altre parti forniscono regolarmente implementazioni della macchina virtuale Java, in genere con l'intento di competere con l'implementazione Sun in quanto a prestazioni; in alcuni casi si tratta di implementazioni commerciali. Sono disponibili anche altre implementazioni open source; fra le più note si può citare Waba. Le specifiche della JVM vengono dettate e aggiornate dalla Sun Microsystems in quanto iniziatore e mantenitore del progetto, ma vengono spesso disattese da molte delle implementazioni non-Sun di JVM che sono in circolazione, soprattutto per quanto riguarda il framework che ogni JVM include. Di conseguenza, le diverse JVM non sono totalmente compatibili tra loro ed occorre fare attenzione nello scrivere i programmi, se si vuole che essi funzionino su ogni JVM. La cosa migliore da fare a tale scopo sarebbe non usare le ultime caratteristiche del linguaggio introdotte dalla SUN nelle JVM più recenti e usare delle API "stabili", che cioè siano presenti nella JVM SUN da varie versioni.
Compilazione Just-In-Time
Le prime implementazioni della macchina virtuale Java erano interpreti. Questa soluzione si è però rivelata poco efficiente, in quanto i programmi interpretati erano comunque molto lenti. Per questo motivo, tutte le implementazioni recenti di macchine virtuali Java hanno incorporato un compilatore just-in-time (JIT compiler), cioè un compilatore interno, che al momento del lancio traduce al volo il programma bytecode Java in un normale programma nel linguaggio macchina del computer ospite. Inoltre, questa ricompilazione è dinamica, cioè la macchina virtuale analizza costantemente il modello di esecuzione del codice (profiling), e ottimizza ulteriormente le parti più frequentemente eseguite, mentre il programma è in esecuzione.
Questi accorgimenti, a prezzo di una piccola attesa in fase di lancio del programma, permettono di avere delle applicazioni Java decisamente più veloci e leggere. Tuttavia, anche così Java resta un linguaggio meno efficiente dei linguaggi propriamente compilati come il C++, scontando il fatto di possedere degli strati di astrazione in più, e di implementare una serie di automatismi, come il garbage collector, che se da un lato fanno risparmiare tempo ed errori in fase di sviluppo dei programmi, dall'altro consumano memoria e tempo di CPU in fase di esecuzione del programma finito.
