Docker从入门到上天系列第二篇：传统虚拟机和容器的对比以及Docker的作用以及所解决的问题

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文章目录

一：方法的调用

1：概述

2：静态链接

3：动态链接

二：方法的绑定

1：绑定概念

2：早期绑定

3：晚期绑定

三：晚期绑定示例

1：编写代码

2：jclasslib查看内容

四：早期绑定示例 

1：编写代码

2：jclasslib查看内容

五：总结说明

---

一：方法的调用

        我们每天都在写方法的调用，但是我们能搞明白其中的原理和JVM当中的操作步骤么？这就是本文的意义。

1：概述

        官方说法：

        在JVM中，将符号引用转换为调用方法的直接引用这个操作是跟JVM当中方法的绑定机制息息相关的。

        说人话：

        上边这段话是什么意思？我这里给大家解释一下，我们javap整理完毕字节码文件之后，我们会可以在任意一个方法中查看code下的字节码指令，很多字节码指令的后边都会跟#数字这么一个概念，这个就是符号引用，这个引用指向常量池。

        所谓将符号引用转换为方法的直接引用，就是将这个字节码指令后边的符号引用，转变为真实的方法。

        下列中的#3就是符号引用。

  public void methodB();
    descriptor: ()V
    flags: (0x0001) ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=3, locals=1, args_size=1
         0: getstatic     #3                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
         3: ldc           #6                  // String methodB().....
         5: invokevirtual #5                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
         8: aload_0
         9: invokevirtual #7                  // Method methodA:()V
        12: aload_0
        13: dup
        14: getfield      #2                  // Field num:I
        17: iconst_1
        18: iadd
        19: putfield      #2                  // Field num:I
        22: return

        从上述找一个例子的话，就是将偏移地址为9的字节码指令后边的#7这个符号引用用真实的方法字面量代替

2：静态链接

        官方说法：

        当一个字节码文件被装载进JVM内部时，如果被调用的目标方法在编译期可知且运行期保持不变时。这种情况下将调用方法的符号引用转换为直接引用的过程称之为静态链接。

        说人话：

        静态链接：这种方式在编译阶段就已经把符号引用直接转换为了直接引用。

3：动态链接

        官方说法：

        如果被调用的方法在编译期无法被确定下来，也就是说，只能够在程序运行期将调用方法的符号引用转换为直接引用，由于这种引用转换过程具备动态性，因此也就被称之为动态链接。

        说人话：

        动态链接：这种方式在运行阶段才能把符号引用直接转换为直接引用。

二：方法的绑定

1：绑定概念

        绑定是一个字段、方法或者类在符号引用被替换为直接引用的过程，这仅仅发生一次。这个不论是编译器确定还是运行期确定都只会发生一次，不会修改。

        对应的方法的绑定机制为：早期绑定 (Early Bindng)和晚期绑定(Late Binding)。

2：早期绑定

        官方说法：

        早期绑定就是指被调用的目标方法如果在编译期可知，且运行期保持不变时即可将这个方法与所属的类型进行绑定，这样一来，由于明确了被调用的目标方法究竟是哪一个，因此也就可以使用静态链接的方式将符号引用转换为直接引用。

        说人话：

        早期绑定是和我们的静态绑定相对应的。

3：晚期绑定

        官方说法：

        如果被调用的方法在编译期无法被确定下来，只能够在程序运行期根据实际的类型绑定相关的方法，这种绑定方式也就被称之为晚期绑定

        说人话：

        晚期绑定是和我们的动态绑定相对应的。

三：晚期绑定示例

1：编写代码

class Animal {
    public void eat(){
        System.out.println("动物进食");
    }
}
 
interface Huntable{
    void hunt();
}
 
class Dog extends Animal implements Huntable{
    @Override
    public void eat(){
        System.out.println("狗吃骨头");
    }
 
    @Override
    public void hunt() {
        System.out.println("捕食耗子，多管闲事");
    }
}
 
class Cat extends Animal implements Huntable{
    @Override
    public void eat(){
        System.out.println("猫吃鱼");
    }
 
    @Override
    public void hunt() {
        System.out.println("捕食耗子，天经地义");
    }
}
 
public class AnimalTest{
    public void showAnimal(Animal animal){
        animal.eat();//晚期绑定
    }
 
    public void showHunt(Huntable h){
        h.hunt();//晚期绑定
    }
 
}

2：jclasslib查看内容

四：早期绑定示例 

1：编写代码

class Animal {
    public void eat(){
        System.out.println("动物进食");
    }
}
 
interface Huntable{
    void hunt();
}
 
class Dog extends Animal implements Huntable{
    @Override
    public void eat(){
        super.eat();//早期绑定
        System.out.println("狗吃骨头");
    }
 
    @Override
    public void hunt() {
        System.out.println("捕食耗子，多管闲事");
    }
}
 
class Cat extends Animal implements Huntable{
    public Cat(){
        super();//早期绑定
    }
    public Cat(String name){
        this();//早期绑定
    }
    
    @Override
    public void eat(){
        System.out.println("猫吃鱼");
    }
 
    @Override
    public void hunt() {
        System.out.println("捕食耗子，天经地义");
    }
}
 
public class AnimalTest{
    public void showAnimal(Animal animal){
        animal.eat();//晚期绑定
    }
 
    public void showHunt(Huntable h){
        h.hunt();//晚期绑定
    }
 
}

2：jclasslib查看内容

        光标放到cat这个类上查看他的jclasslib

         invokeSpecial是早期绑定字节码指令，invokevirtual是晚期绑定的字节码指令。

五：总结说明

        随着高级语言的横空出世，类似于Java一样的基于面向对象的编程语言如今越来越多，尽管这类编程语言在语法风格上存在一定的差别，但是它们彼此之间始终保持着一个共性，那就是都支持封装、继承和多态等面向对象特性

        既然这一类的编程语言具备多态特性，那么自然也就具备早期绑定和晚期绑定两种绑定方式。

        Java中任何一个普通的方法其实都具备虚函数的特征，也就是运行期才能确定下来，它们相当于c++语言中的虚函数 (c++中则需要使用关键字virtual来显式定义)。

        如果在Java程序中不希望某个方法拥有虚函数的特征时，则可以使用关键字final来标记这个方法。也就是一个方法不想被晚期绑定，直接把他给final修饰即可。

文章目录

 一：容器发展简史

1：传统的虚拟化技术

2：容器虚拟化技术

二：Docker作用 

1：devops

2：Docker作用

(一)：更快速的应用交付和部署

(二)：便捷升级和扩容缩容

(三)：更简单的系统运维

(四)：更高效的计算机资源利用

---

 一：容器发展简史

1：传统的虚拟化技术

        虚拟机 (virtual machine) 就是带环境安装的一种解决方案

        它可以在一种操作系然里面运行另一种操作系统，比如在Windows10系统里面运行Linux系统CentOS7。应用程序对此毫无感知，因为虚拟机看上去跟真实系统一模一样

        而对于底层系统来说，虚拟机就是一个普通文件，不需要了就删掉，对其他部分毫无影响这类虚拟机完美的运行了另一套系统，能够使应用程序，操作系统和硬件三者之间的逻辑不变。

        传统虚拟机技术基于安装在主操作系统上的虚拟机管理系统(如: VirtualBox和VMWare等)，创建虚拟机(虚拟出各种硬件)，在虚拟机上安装从操作系统，在从操作系统中安装部署各种应用。

        缺点：

        资源占用多：模拟了一个完整的linux系统，以及上层的生态，那一个操作系统甚至可以10G，非常占用资源

        冗余步骤多：几个实例，同样的操作就得配置几遍，很繁琐

        启动慢：亲身经历，没有三五分钟，根本启动不起来

        优点：

        虚拟机 (virtual machine) 就是带环境安装的一种解决方案

2：容器虚拟化技术

        由于前面虚拟机存在某些缺点，Linux发展出了另一种虚拟化技术:

        Linux容器(Linux Containers，缩写为 LXC)

        Linux容器是与系统其他部分隔离开的一系列进程，从另一个镜像运行，并由该镜像提供支持进程所需的全部文件。容器提供的镜像包含了应用的所有依赖项，因而在从开发到测试再到生产的整个过程中，它都具有可移植性和一致性。

        Linux 容器不是模拟一个完整的操作系统而是对进程进行隔离。有了容器，就可以将软件运行所需的所有资源打包到一个隔离的容器中。容器与虚拟机不同，不需要捆绑一整套操作系统，只需要软件工作所需的库资源和设置。系统因此而变得高效轻量并保证部署在任何环境中的软件都能始终如一地运行。

        说人话的话就是：复用一个小巧的linux内核支持我的软件这个东西就是linux容器，他其中并不是模拟了一个完成的操作系统，而是抽去了必须的内核元素，只包含了软件工作的所需要的库资源和设置。

         也就是Docker代替了VMware在操作系统的层面上实现了虚拟化

        Docker 容器是在操作系统层面上实现虚拟化，直接复用本地主机的操作系统，而传统虚拟机则是在硬件层面实现虚拟化。与传统的虚拟机相比，Docker 优势体现为启动速度快、占用体积小。

        比较了 Docker 和传统虚拟化方式的不同之处：

        传统虚拟机技术是虚拟出一套硬件后，在其上运行一个完整操作系统，在该系统上再运行所需应用进程

        容器内的应用进程直接运行于宿主的内核，容器内没有自己的内核且也没有进行硬件虚拟。因此容器要比传统虚拟机更为轻便

        每个容器之间互相隔离，每个容器有自己的文件系统，容器之间进程不会相互影响，能区分计算资源。

二：Docker作用 

        Docker技术出来之后，开发人员开始扮演运维人员的角色。

1：devops

        开发兼运维

2：Docker作用

(一)：更快速的应用交付和部署

        传统的应用开发完成后，需要提供一堆安装程序和配置说明文档，安装部署后需根据配置文档进行繁杂的配置才能正常运行。

        Docker化之后只需要交付少量突聚像文件，在正式生产环境加载镜像并运行即可，应用安装配置在镜像里已经内置好，大大节省部署配置和测试验证时间

(二)：便捷升级和扩容缩容

        随着微服务架构和Docker的发展，大量的应用会通过微服务方式架构，应用的开发构建将变成搭乐高积木一样，每个Docker容器将变成一块“积木”，应用的升级将变得非常容易。

        当现有的容器不足以支撑业务处理时，可通过镜像运行新的容器进行快速扩容，使应用系统的扩容从原先的天级变成分钟级甚至秒级。

(三)：更简单的系统运维

        应用容器化运行后，生产环境运行的应用可与开发、测试环境的应用高度一致，容器会将应用程序相关的环境和状态完全封装起来不会因为底层基础架构和操作系统的不一致性给应用带来影响，产生新的BUG。

        当出现程序异常时，也可以通过测试环境的相同容器进行快速定位和修复。

(四)：更高效的计算机资源利用

        Docker是内核级虚拟化，其不像传统的虚拟化技术一样需要额外的Hypervisor支持，所以在一台物理机上可以运行很多个容器实例，可大大提升物理服务器的CPU和内存的利用率。