Java虚拟机（Java Virtual Machine，简称JVM）是一个能够执行Java字节码的虚拟计算机。

当您编译 Java 源代码时，会得到一个中间 Java 文件，称为 Java 类（.class文件）。 该类文件由表示抽象指令代码的字节码组成。 这些代码不可由任何计算机处理器直接执行。

要运行 Java 程序，需启动 JVM 并将类文件传递给 JVM。 JVM 提供许多服务，包括装入类文件和解释（执行）字节码。JVM 是提供运行 Java 应用程序的运行时环境的核心技术。保证Java程序能够在不同的操作系统和硬件架构上无缝执行。

JVM的主要功能

• 加载代码（Class Loader）：JVM负责从硬盘或网络中加载Java类（.class文件），并将它们加载到内存中。加载的过程包括验证、解析、初始化等步骤。
• 字节码验证：JVM对加载的字节码进行验证，确保字节码文件没有受到破坏，并且符合Java的语言规范，以避免安全问题。
• 执行字节码：JVM通过解释执行或即时编译（JIT，Just-in-Time Compilation）将字节码转换为平台特定的机器码，执行Java程序。
• 内存管理（垃圾回收）：JVM负责管理堆内存和栈内存，并进行垃圾回收。它通过自动回收不再使用的内存，减少内存泄漏和溢出的风险。

JVM的组成

类加载器（Class Loader）：负责加载字节码文件并将其转换为类实例。类加载器是Java运行时的一个关键组件，它会根据不同的加载路径（如文件系统、网络等）加载类，并将其组织成类的层次结构。

运行时数据区： JVM的内存区域主要包括：

• 方法区（Method Area）：存储类的元数据（如类信息、常量池、静态变量等）。
• 堆区（Heap）：用于存放对象的内存区域，所有的对象实例和数组都在堆上分配。
• 栈区（Stack）：每个线程都有自己的栈，栈中存放方法的局部变量和操作数栈。每当一个方法被调用时，JVM会为其分配一个栈帧。
• 程序计数器（PC Register）：指示当前线程所执行的字节码的行号。

执行引擎（Execution Engine）：负责执行字节码指令，包含：解释器（Interpreter）：逐条解释执行字节码。即时编译器（JIT Compiler）：将字节码编译为机器码，提升性能。

垃圾回收器（Garbage Collector）：负责回收堆内存中不再使用的对象，自动管理内存，避免内存泄漏。

JVM的优点

• 跨平台：JVM屏蔽了与具体操作系统平台相关的信息，使得Java程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码（字节码），就可以在多种平台上不加修改地运行。
• 自动内存管理：JVM提供垃圾回收机制，自动管理内存分配和回收，减少了程序员的内存管理负担。
• 安全性：JVM对字节码进行验证，能够有效避免恶意代码的执行，并且通过沙箱机制提供隔离环境。

JVM与JRE、JDK的关系

• JVM（Java Virtual Machine）：是Java虚拟机，负责执行Java程序的字节码。
• JRE（Java Runtime Environment）：是Java运行时环境，包含JVM和运行Java程序所需的库和其他组件。JRE是开发者运行Java程序所需的环境。
• JDK（Java Development Kit）：是Java开发工具包，包含JRE和用于开发Java应用的工具（如编译器javac）。JDK是开发者开发Java程序所需要的完整环境。