一、虛擬機簡介

1、虛擬機概念

虛擬機（Virtual Machine）指通過軟件模擬的具有完整硬件系統功能的、運行在一個完全隔離環境中的完整計算機系統。在實體計算機中能夠完成的工作在虛擬機中都能夠實現。在計算機中創建虛擬機時，需要將實體機的部分硬盤和內存容量作為虛擬機的硬盤和內存容量。每個虛擬機都有獨立的CMOS、硬盤和操作系統，可以像使用實體機一樣對虛擬機進行操作。

2、JVM虛擬機

JVM是Java-Virtual-Machine的縮寫，即Java虛擬機，JVM是一種用於計算設備的規範，它是一個虛構出來的計算機，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的。

3、JVM特點

首先一次編譯處處運行是學習Java語言都知道的事情，其實並不是Java語言跨平臺，是JVM跨平臺，Jvm運行時並不是執行Java文件，而是執行編譯後的.class文件。

字節碼

字節碼文件即JVM可以識別並執行的二進制文件，不同的編程語言經過編譯器編譯處理之後，轉換成統一的字節碼規範文件，這樣JVM就可以執行。

跨平臺

跨平臺的特性即JVM虛擬機可以運行在不同的計算機系統上，例如經常使用的Linux系統，MacOS系統，Win系統，一次編譯，處處運行就是這樣理解的。

跨語言

隨著JVM的不斷髮展和優化，很多語言都藉助JVM的能力，各種編程語言經過編譯，轉換為字節碼文件，JVM都可以識別，這也是現在Java體系下業務編程經常混語言的原因。

注意：現在和後續Jvm系列文章都是基於HotSpot-VM和JDK1.8+版本的基礎之上。

二、虛擬機結構

Jvm的整體結構大致如下：

1、類加載器

類加載器用來加載Java類到JVM虛擬機中，源代碼程序.java文件在經過編譯器編譯之後就被轉換成字節代碼.class文件，類加載器負責讀取字節代碼，並轉換成java.lang.Class類的一個實例。

2、運行時數據區

元數據區

JDK1.8開始的說法，之前稱為方法區Method-Area，存儲已被虛擬機加載的類信息、常量、靜態變量、即時編譯器編譯後的代碼等數據。

堆區

所有線程共享的一塊內存區域，虛擬機啟動時被創建用來存放對象實例。

JVM棧

可以參考瞭解棧的數據結構，存放Java方法執行的內存模型，在Java開發中，一個功能實現需要多個子程序方法配合，程序執行時跳往子程序前，會將下個指令的地址存到堆棧中，直到子程序執行完後再將地址取出，退回到原來的程序中。

本地方法棧

本地方法棧和虛擬機棧的功能類似，為JVM調用native方法時服務。

程序計數器

相對較小的一塊內存空間，作用可以理解是當前線程所執行的字節碼的行號指示器。

3、執行引擎

Java虛擬機最核心的組成部分，輸入的是字節碼，處理過程是字節碼解析，輸出執行結果。

三、生命週期

這裡說的JVM生命週期，指JVM執行Java程序時的週期：

啟動初始化：啟動時通過引導類加載器創建初始類完成；

程序執行：從main方法開始，執行Java程序，直到程序執行完結束；

虛擬機退出：程序正常執行結束，或者發生異常、錯誤等而造成終止，也可以調用exit退出方法；

四、HotSpot虛擬機

HotSpot是Java體系下使用最多的虛擬機，它結合了最新的內存模型，垃圾收集器和自適應優化器，為使用許多先進技術的Java應用程序提供了最佳性能。

主要原因：使用多，大部分的Java運行環境都依賴HotSpot虛擬機。