Sự khác biệt giữa JDK, JRE và JVM trong Java là gì?

Để tìm hiểu sâu về ngôn ngữ này, chúng ta cần nắm rõ sự khác biệt cơ bản giữa JDK, JRE, và JVM. Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng phân tích những điểm khác biệt đó. Nhưng trước tiên, hãy cùng xem qua tổng quan ngắn gọn về từng thành phần.

JDK là gì?

JDK là viết tắt của Java Development Kit. Đây là một môi trường phát triển phần mềm được sử dụng để phát triển các applet và ứng dụng Java. JDK có sự tồn tại vật lý và chứa các công cụ phát triển JRE +. Bạn có thể dễ dàng cài đặt nhiều phiên bản JDK trên cùng một máy tính. Các lập trình viên Java có thể sử dụng JDK trên các hệ điều hành như macOS, Windows, Linux, và Solaris. JDK hỗ trợ họ trong việc viết mã và chạy các chương trình Java.

JDK là một triển khai của bất kỳ nền tảng Java nào được phát hành bởi Oracle Corporation, bao gồm:

• Micro Edition
• Enterprise Edition
• Standard Edition

JDK bao gồm một JVM (Java Virtual Machine) riêng cùng một số tài nguyên khác như:

• java (trình tải/dịch mã),
• javac (trình biên dịch),
• javadoc (trình tạo tài liệu),
• jar (trình lưu trữ tệp),
  và nhiều công cụ khác để hoàn thiện quy trình phát triển ứng dụng Java.

JRE là gì?

JRE là viết tắt của Java Runtime Environment, còn được gọi là Java RTE. Đây là một tập hợp các công cụ phần mềm được thiết kế để chạy các phần mềm khác. JRE là một triển khai của JVM, nó cung cấp môi trường chạy (runtime environment). Nói tóm lại, người dùng cần JRE để chạy bất kỳ chương trình Java nào. Nếu không phải là lập trình viên, người dùng không cần cài đặt JDK mà chỉ cần JRE để chạy các chương trình Java.

Tất cả các phiên bản JDK đều được tích hợp sẵn JRE (Java Runtime Environment). Nhờ vậy, người dùng không cần phải tải xuống và cài đặt JRE riêng biệt trên máy tính của mình. JRE cũng có sự tồn tại vật lý và bao gồm một tập hợp thư viện cùng một số tệp khác mà JVM sử dụng trong quá trình chạy chương trình.

JVM là gì?

JVM là viết tắt của Java Virtual Machine. Đây là một môi trường chạy để thực thi các ứng dụng hoặc mã nguồn Java. JVM là một máy ảo trừu tượng, chịu trách nhiệm chuyển đổi Java bytecode thành ngôn ngữ máy. Ngoài ra, JVM cũng có khả năng chạy các chương trình được viết bằng ngôn ngữ khác (sau khi được biên dịch thành Java bytecode). JVM được gọi là máy ảo vì nó không tồn tại dưới dạng vật lý.

Về cơ bản, JVM là một phần của JRE (Java Runtime Environment). Người dùng không thể tải xuống và cài đặt JVM riêng biệt; trước tiên cần cài đặt JRE để sử dụng JVM. JVM có sẵn trên nhiều nền tảng phần mềm và phần cứng. Trong nhiều ngôn ngữ lập trình khác, trình biên dịch tạo ra mã máy cho một hệ thống cụ thể. Tuy nhiên, trình biên dịch của Java lại tạo ra mã cho một máy ảo, hay còn gọi là JVM.

Cả JDK, JRE, và JVM đều có mối quan hệ phụ thuộc lẫn nhau. Đó là vì điều kiện của mỗi Hệ điều hành (OS) là khác nhau. Tuy nhiên, Java lại độc lập với nền tảng. 

JVM có ba khái niệm chính: specification, implementation, và instance.

Các nhiệm vụ chính của JVM bao gồm:

• Cung cấp môi trường chạy (runtime environment)
• Kiểm tra mã (verify code)
• Tải mã (load code)
• Thực thi mã (execute code)

Sự khác biệt giữa JDK, JRE và JVM

Để hiểu rõ hơn về sự khác biệt giữa JDK, JRE và JVM, chúng ta hãy cùng đi sâu vào từng khái niệm:

Tên đầy đủ

• JDK là viết tắt của Java Development Kit. 
• JRE là viết tắt của Java Runtime Environment.
• JVM là viết tắt của Java Virtual Machine.

Định nghĩa 

JDK (Java Development Kit) là bộ công cụ phát triển phần mềm dùng để phát triển các ứng dụng trong Java. Ngoài JRE, JDK còn bao gồm các công cụ phát triển như Java Debugger, JavaDoc, trình biên dịch… 

JRE (Java Runtime Environment) là một triển khai của JVM. Đây là một gói phần mềm cung cấp các thư viện lớp Java, JVM, và các thành phần khác để chạy các ứng dụng được viết bằng ngôn ngữ Java.
JVM (Java Virtual Machine) là một máy ảo trừu tượng độc lập với nền tảng, được thiết kế với ba khái niệm chính trong dạng đặc tả. Tài liệu đặc tả này mô tả các yêu cầu để triển khai JVM.

Chức năng 

JDK chủ yếu hỗ trợ việc thực thi mã và tập trung vào chức năng phát triển.

JRE chịu trách nhiệm chính trong việc tạo môi trường để thực thi mã.

JVM chỉ định tất cả các triển khai và chịu trách nhiệm cung cấp các triển khai này cho JRE.

Phụ thuộc nền tảng 

JDK phụ thuộc vào nền tảng. Nghĩa là, với mỗi nền tảng khác nhau, bạn cần một phiên bản JDK khác nhau.

JRE, giống như JDK, cũng phụ thuộc vào nền tảng. Với mỗi nền tảng khác nhau, bạn cần một phiên bản JRE khác nhau.

Còn JVM không phụ thuộc vào nền tảng. Bạn không cần một JVM khác cho mỗi nền tảng.

Công cụ 

Vì JDK chủ yếu dùng cho phát triển, nên nó bao gồm nhiều công cụ để gỡ lỗi, giám sát, và phát triển các ứng dụng Java.

JRE không bao gồm bất kỳ công cụ nào như trình gỡ lỗi hay trình biên dịch. Thay vào đó, nó chứa các tệp hỗ trợ cho JVM và thư viện lớp giúp JVM chạy chương trình.

JVM lại không chứa bất kỳ công cụ nào phục vụ phát triển phần mềm.

Triển khai 

JDK = Công cụ phát triển + JRE (Java Runtime Environment)

JRE = Thư viện để chạy ứng dụng + JVM (Java Virtual Machine)

JVM = Chỉ là môi trường chạy (runtime environment) giúp thực thi Java bytecode.

Lý do sử dụng

JDK, JRE và JVM, mỗi thành phần đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển và chạy các ứng dụng Java. 

Tại sao sử dụng JDK?

Sử dụng JDK vì:

• JDK chứa nhiều công cụ cần thiết để viết các chương trình Java.
• Bao gồm JRE để thực thi các chương trình Java.
• Tích hợp Appletviewer, trình khởi chạy ứng dụng Java, trình biên dịch...
• Trình biên dịch giúp chuyển đổi mã Java thành bytecode.
• Trình khởi chạy ứng dụng Java hỗ trợ mở JRE, sau đó tải các thông tin cần thiết và thực thi các phương thức chính.

Tại sao sử dụng JRE?

Lý do nên sử dụng JRE:

• Nếu người dùng muốn chạy các applet Java, họ cần cài đặt JRE trên hệ thống của mình.
• JRE bao gồm các thư viện lớp cùng với JVM và các tệp hỗ trợ. Nó không chứa các công cụ phát triển như trình biên dịch hoặc trình gỡ lỗi.
• JRE sử dụng các lớp gói quan trọng như util, math, awt, lang, và nhiều thư viện runtime khác.

Tại sao nên sử dụng JVM?

Một số lý do quan trọng để sử dụng JVM:

• Cung cấp cách thức thực thi mã nguồn Java độc lập với nền tảng.
• JVM bao gồm nhiều công cụ, thư viện và các framework khác nhau.
• Tích hợp trình biên dịch Just-in-Time (JIT) để chuyển đổi mã nguồn Java thành ngôn ngữ máy mức thấp. Do đó, về cơ bản, nó chạy nhanh hơn bất kỳ ứng dụng thông thường nào.
• Sau khi chạy chương trình Java, bạn có thể sử dụng JVM trên bất kỳ nền tảng nào để tiết kiệm thời gian.

Tính năng 

Để hiểu rõ hơn về vai trò của từng thành phần, chúng ta hãy cùng đi sâu vào các tính năng chính của JDK, JRE và JVM:

Tính năng của JDK

Sau đây là một số tính năng quan trọng của JDK:

• Bao gồm tất cả các tính năng của JRE.
• JDK cho phép người dùng xử lý nhiều ngoại lệ trong một khối catch.
• Cung cấp môi trường để phát triển và thực thi mã nguồn Java.
• Tích hợp các công cụ phát triển như trình gỡ lỗi, trình biên dịch...
• Người ta có thể sử dụng toán tử Diamond để chỉ định một giao diện chung thay vì viết giao diện cụ thể.
• Bất kỳ người dùng nào cũng có thể dễ dàng cài đặt JDK trên Unix, Mac và Windows OS (Hệ điều hành).

Các tính năng của JRE

Các tính năng của JRE:

• Là tập hợp các công cụ hỗ trợ JVM hoạt động.
• Bao gồm công nghệ triển khai, chẳng hạn như Java Plug-in và Java Web Start.
• Nhà phát triển có thể dễ dàng chạy mã nguồn trong JRE. Nhưng nó không cho phép họ viết và biên dịch chương trình Java có liên quan.
• Tích hợp nhiều thư viện hỗ trợ, như JDBC (Java Database Connectivity), JNDI (Java Naming and Directory Interface), RMI (Remote Method Invocation), và nhiều thư viện khác.
• Chứa JVM và máy khách ảo cho Java HotSpot.

Các tính năng của JVM

Tính năng của JVM như sau:

• Hỗ trợ người dùng chạy ứng dụng trên thiết bị của họ hoặc trong môi trường đám mây.
• Chuyển đổi bytecode thành mã máy cụ thể.
• Cung cấp các chức năng cơ bản của Java như thu gom rác, bảo mật, quản lý bộ nhớ, và nhiều tính năng khác.
• Sử dụng thư viện và các tệp do JRE cung cấp để chạy chương trình.
• Cả JRE và JDK đều chứa JVM.
• Dễ dàng tùy chỉnh, ví dụ: người dùng có thể linh hoạt cài đặt dung lượng bộ nhớ tối đa và tối thiểu.
• Có thể thực thi chương trình Java từng dòng. Do đó, nó còn được gọi là trình thông dịch.
• Hoạt động độc lập với hệ điều hành và phần cứng. Vậy nên, một chương trình Java có thể chạy ở bất kỳ đâu sau khi được viết.

Kết luận 

Như vậy, chúng ta đã cùng nhau tìm hiểu về ba khái niệm cốt lõi trong thế giới lập trình Java là JDK, JRE và JVM. Mỗi thành phần đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển và chạy các ứng dụng Java. JVM là nền tảng để chạy các chương trình Java, JRE cung cấp môi trường chạy và các thư viện cần thiết, còn JDK là bộ công cụ đầy đủ cho các nhà phát triển.