一、简介
Java虚拟机（JVM，Java Virtual Machine）是一种虚拟计算机，它提供了一个运行环境，使得编译后的Java程序可以在几乎所有的计算机平台上执行，而无需针对每个平台进行单独的编译。以下是JVM的一些关键概念和特点：
- 平台独立性 ：
- JVM的核心价值在于它实现了“一次编写，到处运行”的理念。Java源代码被编译成字节码（Bytecode），这是一种中间语言，由JVM解释并在本地平台上执行。这意味着相同的字节码可以在不同的操作系统和硬件架构上运行，只要存在对应的JVM实现。
- 字节码与JVM ：
- Java编译器将Java源代码编译成字节码，字节码是一种低级别的指令集，由JVM解释或即时编译（JIT）成机器码执行。字节码的使用保证了程序的安全性和可移植性。
- 内存管理 ：
- JVM管理着应用程序的内存分配和垃圾回收。它分为几个主要的内存区域，包括：
- 堆（Heap） ：用于存储对象实例和数组。
- 方法区（Method Area） ：存储类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码缓存。
- 栈（Stack） ：线程私有的，用于存储局部变量、操作数栈、动态链接和方法出口信息。
- 程序计数器（Program Counter Register） ：指示当前线程所执行的字节码指令的位置。
- 本地方法栈（Native Method Stack） ：与虚拟机栈类似，但用于支持本地方法调用。
- 类加载器（Class Loader） ：
- 类加载器负责读取字节码文件并将其转换为运行时数据结构。JVM使用双亲委派模型，其中BootStrap ClassLoader是最顶层的类加载器，它负责加载核心类库。
- 安全模型 ：
- JVM提供了沙箱安全模型，确保应用程序只能访问它们被授权的资源，防止恶意代码损害系统。
- 性能优化 ：
- JIT编译器能够将热点代码（即频繁执行的代码段）编译成本地机器码，从而提高运行效率。
- 内存管理中的垃圾回收机制自动回收不再使用的对象，减少程序员手动管理内存的负担。
- 可扩展性与插件架构 ：
- JVM的设计允许添加新的组件和特性，例如额外的垃圾回收器或新的编译器选项。
JVM是一个复杂的系统，上述只是对其基础概念的简要概述。深入理解JVM的工作原理对于开发高效、可维护的Java应用至关重要，尤其是在处理大规模、高性能系统时。
二、架构
架构如下图所示
三、跨平台
Java实现跨平台的能力主要是通过Java虚拟机（JVM, Java Virtual Machine）和字节码（Bytecode）这两项关键技术来实现的。下面是Java跨平台特性的详细解释：
- 字节码（Bytecode）
- 当Java源代码被编译器编译后，它不会直接转换为特定平台的机器代码，而是生成了一种中间代码——字节码。字节码是一种二进制格式的文件，其扩展名为
.class。这种字节码是平台无关的，也就是说，它不依赖于任何特定的操作系统或硬件架构。
- Java虚拟机（JVM）
- JVM是一个抽象的计算机，它在各种实际的计算机硬件和操作系统之上运行。JVM的作用是解释执行Java字节码，将其转换为具体平台上的机器代码。由于JVM可以在多种平台上实现，因此，只要目标平台上安装了JVM，就可以运行任何Java字节码，而不必重新编译。
- 平台相关的JVM实现
- 为了使Java程序能够在不同平台上运行，Sun Microsystems（后来被Oracle收购）为每种主流的操作系统和硬件架构提供了相应的JVM实现。例如，有Windows下的JVM、Linux下的JVM、Mac OS下的JVM等。这些JVM负责将字节码转换为各自平台上的机器代码。
- 标准API和类库
- Java标准库提供了一系列API，这些API是平台无关的。这意味着Java程序可以使用标准库中的类和方法，而不必关心底层平台的具体细节。例如，使用Java I/O类进行文件操作，无论是在Windows还是在Linux上，代码都是相同的。
- 实现过程
- 开发者使用Java编写源代码。
- 源代码通过Java编译器（如javac）编译成字节码。
- 字节码被部署到目标平台上，该平台需要有对应版本的JVM。
- JVM解释执行字节码，或者通过即时编译器（JIT Compiler）将其编译为本机代码以提高性能。
- Java程序在目标平台上运行，与底层操作系统和硬件交互，但这些交互是由JVM和标准库处理的，对开发者透明。
这样，Java程序就可以在不修改代码的情况下，在任何安装了适当JVM的平台上运行，真正实现了“一次编写，到处运行”（Write Once, Run Anywhere, WORA）的理念。
问尤龙の时光