Die Grundidee, die Java bei der Einführung revolutionär machte, war so einfach wie bestechend: Java sollte es ermöglichen, ein Programm zu schreiben, ohne an eine spezifische Hardware oder ein Betriebssystem gebunden zu sein. Diese Plattformunabhängigkeit wird oft unter dem Sprichwort „write once, run anywhere“ („einmal schreiben, überall ausführen“) zusammengefasst. Die damit einhergehende Portabilität erlaubt, das Programm zwischen Plattformen zu bewegen. Ein toller Trick! Doch wie kann das funktionieren?
Wie in anderen Programmiersprachen auch beginnt ein Java-Programm mit dem menschenlesbaren Quelltext. Um die Anweisungen des Quelltextes auf einem Computer auszuführen, werden dazu korrespondierende Instruktionen im Format des spezifischen Prozessors erzeugt. Bei Java kommt noch ein Zwischenschritt hinzu: Der Quelltext wird – wie bei der Sprache Python – zunächst in ein intermediäres Format, den sogenannten Bytecode, übersetzt. Der Bytecode wird in der „Java virtual machine“ (JVM, „Java virtuelle Maschine“) ausgeführt. Um ein Java-Programm auf einem Gerät auszuführen, muss auf dieser also eine JVM installiert sein.
Zum Ausführen in der JVM wird der Bytecode traditionell interpretiert. Dabei werden die Bytecode-Anweisungen Stück für Stück in Maschinen-Code-Instruktionen übersetzt und ausgeführt. Performanter ist der Prozess der „Just-in-time compilation“ (JIT, „Kompilierung zum passenden Zeitpunkt“). Hierbei wird der Bytecode ebenfalls in Maschinencode umgewandelt, es kommen jedoch weitere Optimierungen zum Tragen. Zum Ausführen eines Java-Programms gehören also die folgenden Schritte:
- Java-Quelltext mit dem Java-Compiler-Befehl ‚javac‘ zu Bytecode kompilieren: