JVM（Java虚拟机）

Java的“一次编写，处处运行”主要得益于Java的设计理念和Java虚拟机（JVM）的存在。

JVM（Java Virtual Machine）是Java虚拟机的简称，它是运行所有Java程序的抽象计算机。也就是说，JVM是一个能够运行Java字节码的虚拟的计算机平台。

JVM的主要功能是负责Java程序的加载、链接、初始化、执行以及提供一个与硬件无关的运行环境。Java源代码经过编译后会生成字节码文件，然后由JVM解释或编译执行。这样的设计使得Java程序能够在各种硬件和操作系统上运行，实现了“一次编写，处处运行”。

此外，JVM还负责内存管理和垃圾回收，它会自动管理对象的生命周期，当一个对象不再被引用时，JVM会自动回收其占用的内存，这极大地简化了程序员的工作。

Java虚拟机（JVM）的核心组件主要包括以下几个部分：

1.类加载器子系统（Class Loader Subsystem）：

负责从文件系统或者网络中加载Java类，对字节码进行验证，然后解析和初始化类。

• 加载（Loading）：将类的字节码从文件系统或网络加载到内存中。
• 链接（Linking）：验证、准备和解析类。验证确保类的字节码符合JVM的规范，准备阶段为类的静态变量分配内存，解析阶段将类中的符号引用转换为直接引用。
• 初始化（Initialization）：执行类的初始化方法（静态块和静态变量的初始化）。

2.运行时数据区（Runtime Data Areas）：

这是JVM的主要组成部分，包括以下几个区域，负责存储在JVM运行过程中产生的数据。

• 方法区（Method Area）：存储类的结构信息，如类的常量池、字段和方法数据以及类的静态变量等。方法区也称为永久代（PermGen）或元空间（Metaspace），具体取决于JVM的实现。
• 堆（Heap）：用于存放对象实例和数组。垃圾回收器主要在堆中工作。
• 虚拟机栈（Java Stack）：每个线程都有自己的Java栈，用于存储方法调用的局部变量、操作数栈和栈帧等。每个方法调用都会创建一个栈帧，方法返回时栈帧会被弹出。
• 本地方法栈（Native Method Stack）：用于执行本地方法（通常是用其他语言编写的代码），与Java栈类似，但专门用于处理与Java虚拟机交互的本地代码。
• 程序计数器（Program Counter Register）：跟踪当前线程所执行的字节码指令的地址，每个线程都有一个程序计数器。

3.执行引擎（Execution Engine）：

负责解释和执行字节码。

• 解释器（Interpreter）：直接逐条解释执行字节码，适用于解释型执行模式。
• 即时编译器（JIT Compiler）：将热点字节码编译成本地机器码以提高性能。编译后的代码会被缓存，以便在后续执行中重复使用。提高了执行效率。

4.垃圾回收器（Garbage Collector）：

负责自动管理和回收JVM中的内存资源，当对象不再被引用时，垃圾回收器会自动回收其占用的内存，以释放内存，减少内存泄漏和优化性能。

5.本地方法接口（Java Native Interface，JNI）：

允许Java代码与本地（非Java）代码进行交互，支持调用C、C++等语言编写的本地方法。

6.本地方法库：这是一个集合，包含了用其他语言实现的本地方法。