一、什么是JVM

JVM是Java Virtual Machine（Java虛擬機）的縮寫，JVM是一種用于計算設(shè)備的規(guī)范，它是一個虛構(gòu)出來的計算 機，是通過在實際的計算機上仿真模擬各種計算機功能來實現(xiàn)的。

二、JVM與操作系統(tǒng)

Java 是一門抽象程度特別高的語言，提供了自動內(nèi)存管理等一系列的特性。這些特性直接在操作系統(tǒng)上實現(xiàn)是不太 可能的，所以就需要 JVM 進行一番轉(zhuǎn)換。

從圖中可以看到，有了 JVM 這個抽象層之后，Java 就可以實現(xiàn)跨平臺了。JVM 只需要保證能夠正確執(zhí)行 .class 文 件，就可以運行在諸如 Linux、Windows、MacOS 等平臺上了。 而 Java 跨平臺的意義在于一次編譯，處處運行，能夠做到這一點 JVM 功不可沒。比如我們在 Maven 倉庫下載同一 版本的 jar 包就可以到處運行，不需要在每個平臺上再編譯一次。 現(xiàn)在的一些 JVM 的擴展語言，比如 Clojure、JRuby、Groovy 等，編譯到最后都是 .class 文件，Java 語言的維護 者，只需要控制好 JVM 這個解析器，就可以將這些擴展語言無縫的運行在 JVM 之上了。

我們用一句話概括 JVM 與操作系統(tǒng)之間的關(guān)系：JVM 上承開發(fā)語言，下接操作系統(tǒng)，它的中間接口就是字節(jié)碼。

三、JVM、JRE、JDK 的關(guān)系

JVM 是 Java 程序能夠運行的核心。但是需要注意，JVM 自己什么也干不了，你需要給它提供生產(chǎn)原料（.class 文 件） 。

僅僅是 JVM，是無法完成一次編譯，處處運行的。它需要一個基本的類庫，比如怎么操作文件、怎么連接網(wǎng)絡(luò)等。 而 Java 體系很慷慨，會一次性將 JVM 運行所需的類庫都傳遞給它。JVM 標準加上實現(xiàn)的一大堆基礎(chǔ)類庫，就組成 了 Java 的運行時環(huán)境，也就是我們常說的 JRE（Java Runtime Environment） 對于 JDK 來說，就更龐大了一些。除了 JRE，JDK 還提供了一些非常好用的小工具，比如 javac、java、jar 等。它 是 Java 開發(fā)的核心，讓外行也可以煉劍！

我們也可以看下 JDK 的全拼，Java Development Kit。我非常怕 kit（裝備）這個單詞，它就像一個無底洞，預(yù)示著 你永無休止的對它進行研究。JVM、JRE、JDK 它們?nèi)咧g的關(guān)系，可以用一個包含關(guān)系表示。

四、Java虛擬機規(guī)范和 Java 語言規(guī)范的關(guān)系

左半部分是 Java 虛擬機規(guī)范，其實就是為輸入和執(zhí)行字節(jié)碼提供一個運行環(huán)境。右半部分是我們常說的 Java 語法 規(guī)范，比如 switch、for、泛型、lambda 等相關(guān)的程序，最終都會編譯成字節(jié)碼。而連接左右兩部分的橋梁依然是 Java 的字節(jié)碼。

如果 .class 文件的規(guī)格是不變的，這兩部分是可以獨立進行優(yōu)化的。但 Java 也會偶爾擴充一下 .class 文件的格式， 增加一些字節(jié)碼指令，以便支持更多的特性。

我們可以把 Java 虛擬機可以看作是一臺抽象的計算機，它有自己的指令集以及各種運行時內(nèi)存區(qū)域，學過《計算 機組成結(jié)構(gòu)》的同學會在課程的后面看到非常多的相似性。

最后，我們簡單看一下一個 Java 程序的執(zhí)行過程，它到底是如何運行起來的

這里的 Java 程序是文本格式的。比如下面這段 HelloWorld.java，它遵循的就是 Java 語言規(guī)范。其中，我們調(diào)用了 System.out 等模塊，也就是 JRE 里提供的類庫。

使用 JDK 的工具 javac 進行編譯后，會產(chǎn)生 HelloWorld 的字節(jié)碼。 我們一直在說 Java 字節(jié)碼是溝通 JVM 與 Java 程序的橋梁，下面使用 javap 來稍微看一下字節(jié)碼到底長什么樣子。

Java 虛擬機采用基于棧的架構(gòu)，其指令由操作碼和操作數(shù)組成。這些 字節(jié)碼指令 ，就叫作 opcode。其中， getstatic、ldc、invokevirtual、return 等，就是 opcode，可以看到是比較容易理解的。 JVM 就是靠解析這些 opcode 和操作數(shù)來完成程序的執(zhí)行的。當我們使用 Java 命令運行 .class 文件的時候，實際上 就相當于啟動了一個 JVM 進程。

然后 JVM 會翻譯這些字節(jié)碼，它有兩種執(zhí)行方式。常見的就是解釋執(zhí)行，將 opcode + 操作數(shù)翻譯成機器代碼；另 外一種執(zhí)行方式就是 JIT，也就是我們常說的即時編譯，它會在一定條件下將字節(jié)碼編譯成機器碼之后再執(zhí)行。