每个 Java 开发人员都知道字节码将由JRE（Java 运行时环境）执行。但是很多人不知道JRE是 Java虚拟机（JVM）的实现，它分析字节码、解释代码并执行它。作为开发人员，我们非常有必要了解JVM的体系结构，让我们能够更有效地编写代码。在这篇 JVM 结构解析文章中，我们将更深入地了解Java 中的JVM的结构以及 JVM 的不同组件。
什么是 Java 虚拟机？虚拟机是物理机的软件实现，Java 是根据在VM上运行的WORA （ Write Once Run Anywhere，一次编写随处运行 ） 的概念开发的。 编译器会将java文件编译成 java .class文件。.class文件是 JVM的输入，JVM 加载并执行类文件。下面是JVM的体系结构：
JVM架构图
如上架构图所示JVM分为三个主要子系统：
1. 类加载器子系统
2. 运行时数据区
3. 执行引擎
JVM 的类加载功能由类加载器子系统负责。当它在运行时而不是在编译时第一次引用一个类时，它会加载、链接和初始化该类。它执行三个主要功能，例如：加载、链接和初始化。
1.1 加载类将由类加载器子系统加载。BootStrap ClassLoader、Extension ClassLoader、Application ClassLoader 是三个实现它的类加载器。
①启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）： 负责从引导类路径加载类，除了rt.jar。
②扩展类加载器（Extension ClassLoader）： 负责加载ext文件夹(jrelib)中的类库。
③应用程序类加载器（Application ClassLoader）： 负责加载用户类路径（Classpath）上所指定的类库。
上述类加载器在加载类文件时遵循双亲委派算法。
验证： 字节码验证器将验证生成的字节码是否正确。
准备： 对于所有静态变量，将被分配内存并赋予默认值。
解析： 将所有符号引用都替换为直接引用。
这是类加载的最后阶段，这里将执行类的构造器方法，所有的静态变量都将被分配初始值并执行静态代码块。
2. 运行时数据区运行时数据区分为 5 个主要部分：
①方法区（Method Area）：所有的类信息都将存储在这里，包括静态变量。方法区每个JVM只有一个，它是线程共享的区域。
②堆区（Heap Area）：所有对象、数组都将存储在这里（JDK 1.7后字符串常量池也被存放在堆区中）。堆区也是每个JVM只有一个，因为方法区和堆区为多个线程的共享内存，所以存储的数据不是线程安全的。
③栈区（Stack Area）：每个线程都会创建一个单独的运行时栈区。每次方法调用时，都将在栈区中创建一个栈帧。所有局部变量都将在栈内存中创建。栈区是线程安全的，因为它是每个线程私有的内存区域。
栈帧分为三个子实体：
局部变量表：与方法相关，方法内的局部变量以及变量对应的值将存储在这里。（注意：一般来说对于引用类型的变量，变量的值存储的是对象在内存中的地址。但经逃逸分析后将对象直接在栈上分配的例外）
操作数栈：如果需要执行任何中间操作，操作数栈充当运行时工作区来执行操作。
帧数据：与方法对应的所有符号都存储在这里。在任何异常的情况下，catch块信息将保存在帧数据中。
④程序计数器（PC Registers）： 每个线程都有单独的程序计数器，用于保存当前执行指令的地址，一旦指令执行，程序计数器将更新下一条指令。
⑤本地方法栈（Native Method Stacks）： 本地方法栈保存本地方法信息。每个线程都会创建单独的本地方法栈。
执行引擎负责读取字节码并一 一执行。
解释器（Interpreter）： 读取字节码，解释它并一一执行。解释器更快地解释字节码，但执行速度很慢。解释器的缺点是当一个方法被多次调用时，每次都需要解释。
JIT 编译器（JIT Compiler）： JIT 编译器消除了解释器的缺点（一个方法调用多次，每次都需要解释），执行引擎将使用解释器的帮助进行转换，但是当它发现重复的代码时，它使用编译的 JIT 编译器整个字节码并将其更改为本机代码。该本机代码将直接用于提高系统性能的重复方法调用。
中间代码生成器（Intermediate Code generator）： 生成中间代码。
代码优化器（Code Optimizer）： 代码优化器负责优化上面生成的中间代码
目标代码生成器（Target Code Generator）： 目标代码生成器负责生成机器代码。
性能分析器（Profiler）： 性能分析器是一个特殊的组件，它负责寻找热点代码，用于识别方法是否被多次调用。
垃圾收集器（Garbage Collector）： 垃圾收集器是执行引擎的一部分，它收集并清除未引用的对象。
Java本地接口 (Java Native Interface) : JNI将与本地方法库交互，并提供执行引擎所需的 本地库。
本地方法库（Native Method Libraries）： 它是执行引擎所需的本地方法的集合。
