# JVM 解釋 > 原文： [https://javatutorial.net/jvm-explained](https://javatutorial.net/jvm-explained) 本文介紹了 Java 虛擬機（JVM）及其架構 JVM 代表 Java 虛擬機。 它為您提供了執行已編譯程序的環境，稱為字節碼。 來自不同供應商的 JVM 有多種實現，可用于各種平臺。 在本文中，我將解釋 JVM 的主要組件，包括內存管理，類加載和垃圾收集器。 通常，我們不深入探討 JVM 的內部機制。 如果我們的代碼行得通，那么我們就不會在乎內部機制了……直到那天出了問題，我們需要調整 JVM 或修復內存泄漏。 Java 虛擬機問題在求職面試中非常受歡迎。 采訪者喜歡提出有關 JVM 的各種問題，以證明您對 Java 平臺的一般理解。 ## 什么是 Java 虛擬機 Java 被設計為可在各種平臺上運行，其概念為“一次編寫，隨處運行”。 這是什么意思？ 例如，與像 C++ 這樣的編程語言不同，在 C++ 中，代碼是針對特定平臺進行編譯并在其上本地運行的，而 Java 源代碼則首先被編譯為字節碼`.class`文件。 編譯后，類文件將由虛擬機（VM）解釋。 看下圖  在不同平臺上運行 Java 字節碼–“一次編寫，隨處運行”的概念 首先，我們將 Java 源代碼（`.java`文件）編譯為字節碼（`.class`文件）。 字節碼是 Java 和機器語言之間的中間語言。 您可以在任何 JVM 實現上執行相同的字節碼，而無需調整一個或另一個 OS 或平臺的代碼。 ## Java 虛擬機架構 Java 虛擬機包含三個主要區域： * 類加載器子系統 * 運行時數據區 * 執行引擎 我們將更詳細地介紹每個  Java 虛擬機架構圖 ### 類加載器子系統 我們已經在單獨的教程中介紹了類加載器。 您可能需要查看 [Java 類加載器](https://javatutorial.net/java-class-loaders-explained)，以了解更多詳細信息。 #### 載入 編譯的類存儲為`.class`文件。 當我們嘗試使用類時，Java [類加載器](https://javatutorial.net/java-class-loaders-explained)將該類加載到內存中。 在已經運行的類中通過名稱引用類時，這些類將引入 Java 環境。 一旦第一個類運行，以后將由類加載器完成加載類的嘗試。 通常，通過聲明并使用靜態`main()`方法來完成第一類的運行。 有三種類型的類加載器： 1. **自舉類加載器** - 它加載 JDK 內部類，通常加載`rt.jar`和其他核心類，例如`java.lang.*`包類 2. **擴展類加載器** - 它從 JDK 擴展目錄（通常是 JRE 的`lib/ext`目錄）加載類。 3. **系統類加載器** - 從系統類路徑加載類，可以在使用`-cp`或`-classpath`命令行選項調用程序時進行設置。 #### 鏈接 鏈接類或接口涉及驗證和準備該類或接口，其直接超類，其直接超接口以及必要時其元素類型。 JVM 要求維護以下所有屬性： * 類或接口在鏈接之前已完全加載。 * 在初始化類或接口之前，必須對其進行完全驗證和準備。 * 鏈接期間檢測到的錯誤會拋出到程序中某個位置，在該位置上，程序將采取某些操作，這些操作可能直接或間接地需要鏈接到錯誤所涉及的類或接口。 #### 初始化 類或接口的初始化包括執行其類或接口的初始化方法或調用該類的構造函數。 因為 Java 虛擬機是多線程的，所以類或接口的初始化需要仔細的同步，因為某些其他線程可能試圖同時初始化同一類或接口。 這是類加載的最后階段，在這里所有靜態變量都將被分配原始值，并且將執行靜態塊。 ### 運行時數據區 運行時數據區域內有五個組件： #### 方法區 所有類級別的數據（包括靜態變量）都將存儲在此處。 每個 JVM 只有一個方法區域，它是共享資源。 #### 堆區 所有對象及其對應的實例變量和數組都將存儲在此處。 每個 JVM 還有一個堆區。 由于“方法”和“堆”區域共享多個線程的內存，因此存儲的數據不是線程安全的。 #### 棧區 對于每個線程，將創建一個單獨的運行時棧。 對于每個方法調用，將在棧存儲器中創建一個條目，稱為棧幀。 所有局部變量都將在棧存儲器中創建。 棧區域是線程安全的，因為它不是共享資源。 棧框架分為三個子實體： * 局部變量數組–與該方法有關，涉及多少局部變量，并且相應的值將存儲在此處。 * 操作數棧–如果需要執行任何中間操作，則操作數棧充當執行該操作的運行時工作區。 * 幀數據–與該方法相對應的所有符號都存儲在此處。 在任何例外情況下，捕獲塊信息都將保留在幀數據中。 #### PC 寄存器 每個線程將具有單獨的 PC 寄存器，以保存當前執行指令的地址，一旦執行了該指令，PC 寄存器將被下一條指令更新。 #### 本機方法棧 本機方法棧保存本機方法信息。 對于每個線程，將創建一個單獨的本機方法棧。 ### 執行引擎 分配給運行時數據區的字節碼將由執行引擎執行。 執行引擎讀取字節碼并逐段執行。 #### 解釋器 解釋器解釋字節碼的速度較快，但執行速度較慢。 解釋器的缺點是，當多次調用一種方法時，每次都需要新的解釋。 #### JIT 編譯器 JIT 編譯器消除了解釋器的缺點。 執行引擎將使用解釋器的幫助來轉換字節碼，但是當發現重復的代碼時，它將使用 JIT 編譯器，該編譯器將編譯整個字節碼并將其更改為本地代碼。 此本地代碼將直接用于重復的方法調用，從而提高系統的性能。 #### 垃圾收集器 垃圾收集器（GC）收集并刪除未引用的對象。 可以通過調用`System.gc()`來觸發垃圾收集，但是不能保證執行。 JVM 的垃圾收集收集創建的對象。 #### Java 本機接口（JNI） JNI 將與本機方法庫進行交互，并提供執行引擎所需的本機庫。 #### 本機方法庫 它是執行引擎所需的本機庫的集合。 參考文獻 [Oracle 的 Java 虛擬機規范](https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/index.html)