JVM主要由類加載器子系統(tǒng)、運行時數(shù)據(jù)區(qū)(內(nèi)存空間)、執(zhí)行引擎以及與本地方法接口等組成。其中運行時數(shù)據(jù)區(qū)又由方法區(qū)、堆、Java棧、PC寄存器、本地方法棧組成。JVM主要由類加載器子系統(tǒng)、運行時數(shù)據(jù)區(qū)(內(nèi)存空間)、執(zhí)行引擎以及與本地方法接口等組成。其中運行時數(shù)據(jù)區(qū)又由方法區(qū)、堆、Java棧、PC寄存器、本地方法棧組成。

　　眾所周知，Java語言具有跨平臺的特性，這也是由JVM來實現(xiàn)的。更準(zhǔn)確地說，是Sun利用JVM在不同平臺上的實現(xiàn)幫我們把平臺相關(guān)性的問題給 解決了，這就好比是HTML語言可以在不同廠商的瀏覽器上呈現(xiàn)元素(雖然某些瀏覽器在對W3C標(biāo)準(zhǔn)的支持上還有一些問題)。同時，Java語言支持通過 JNI(Java Native Interface)來實現(xiàn)本地方法的調(diào)用，但是需要注意到，如果你在Java程序用調(diào)用了本地方法，那么你的程序就很可能不再具有跨平臺性，即本地方法 會破壞平臺無關(guān)性。

　　二、類加載器子系統(tǒng)(Class Loader)

　　類加載器子系統(tǒng)負(fù)責(zé)加載編譯好的.class字節(jié)碼文件，并裝入內(nèi)存，使JVM可以實例化或以其它方式使用加載后的類。 JVM的類加載子系統(tǒng)支持在運行時的動態(tài)加載，動態(tài)加載的優(yōu)點有很多，例如可以節(jié)省內(nèi)存空間、靈活地從網(wǎng)絡(luò)上加載類，動態(tài)加載的另一好處是可以通過命名空 間的分隔來實現(xiàn)類的隔離，增強了整個系統(tǒng)的安全性。

　　1、ClassLoader的分類：

　　a.啟動類加載器(BootStrap Class Loader)：負(fù)責(zé)加載rt.jar文件中所有的Java類，即Java的核心類都是由該ClassLoader加載。在Sun JDK中，這個類加載器是由C++實現(xiàn)的，并且在Java語言中無法獲得它的引用。

　　b.擴展類加載器(Extension Class Loader)：負(fù)責(zé)加載一些擴展功能的jar包。

　　c.系統(tǒng)類加載器(System Class Loader)：負(fù)責(zé)加載啟動參數(shù)中指定的Classpath中的jar包及目錄，通常我們自己寫的Java類也是由該ClassLoader加載。在Sun JDK中，系統(tǒng)類加載器的名字叫AppClassLoader。

　　d.用戶自定義類加載器(User Defined Class Loader)：由用戶自定義類的加載規(guī)則，可以手動控制加載過程中的步驟。

　　2、ClassLoader的工作原理

　　類加載分為裝載、鏈接、初始化三步。

　　a.裝載

　　通過類的全限定名和ClassLoader加載類，主要是將指定的.class文件加載至JVM。當(dāng)類被加載以后，在JVM內(nèi)部就以“類的全限定名+ClassLoader實例ID”來標(biāo)明類。

　　在內(nèi)存中，ClassLoader實例和類的實例都位于堆中，它們的類信息都位于方法區(qū)。

　　裝載過程采用了一種被稱為“雙親委派模型(Parent Delegation Model)” 的方式，當(dāng)一個ClassLoader要加載類時，它會先請求它的雙親ClassLoader(其實這里只有兩個ClassLoader，所以稱為父 ClassLoader可能更容易理解)加載類，而它的雙親ClassLoader會繼續(xù)把加載請求提交再上一級的ClassLoader，直到啟動類加 載器。只有其雙親ClassLoader無法加載指定的類時，它才會自己加載類。

　　雙親委派模型是JVM的第一道安全防線，它保證了類的安全加載，這里同時依賴了類加載器隔離的原理：不同類加載器加載的類之間是無法直接交互的，即 使是同一個類，被不同的ClassLoader加載，它們也無法感知到彼此的存在。這樣即使有惡意的類冒充自己在核心包(例如java.lang)下，由 于它無法被啟動類加載器加載，也造成不了危害。

　　由此也可見，如果用戶自定義了類加載器，那就必須自己保障類加載過程中的安全。

　　b.鏈接

　　鏈接的任務(wù)是把二進制的類型信息合并到JVM運行時狀態(tài)中去。

　　鏈接分為以下三步：

　　a.驗證：校驗.class文件的正確性，確保該文件是符合規(guī)范定義的，并且適合當(dāng)前JVM使用。

　　b.準(zhǔn)備：為類分配內(nèi)存，同時初始化類中的靜態(tài)變量賦值為默認(rèn)值。

　　c.解析(可選)：主要是把類的常量池中的符號引用解析為直接引用，這一步可以在用到相應(yīng)的引用時再解析。

　　c.初始化

　　初始化類中的靜態(tài)變量，并執(zhí)行類中的static代碼、構(gòu)造函數(shù)。

　　JVM規(guī)范嚴(yán)格定義了何時需要對類進行初始化：

　　a、通過new關(guān)鍵字、反射、clone、反序列化機制實例化對象時。

　　b、調(diào)用類的靜態(tài)方法時。

　　c、使用類的靜態(tài)字段或?qū)ζ滟x值時。

　　d、通過反射調(diào)用類的方法時。

　　e、初始化該類的子類時(初始化子類前其父類必須已經(jīng)被初始化)。

　　f、JVM啟動時被標(biāo)記為啟動類的類(簡單理解為具有main方法的類)。

　　三、Java棧(Java Stack)

　　Java棧由棧幀組成，一個幀對應(yīng)一個方法調(diào)用。調(diào)用方法時壓入棧幀，方法返回時彈出棧幀并拋棄。Java棧的主要任務(wù)是 存儲方法參數(shù)、局部變量、中間運算結(jié)果，并且提供部分其它模塊工作需要的數(shù)據(jù)。前面已經(jīng)提到Java棧是線程私有的，這就保證了線程安全性，使得程序員無 需考慮棧同步訪問的問題，只有線程本身可以訪問它自己的局部變量區(qū)。

　　它分為三部分：局部變量區(qū)、操作數(shù)棧、幀數(shù)據(jù)區(qū)。

　　1、局部變量區(qū)

　　局部變量區(qū)是以字長為單位的數(shù)組，在這里，byte、short、char類型會被轉(zhuǎn)換成int類型存儲，除了long和 double類型占兩個字長以外，其余類型都只占用一個字長。特別地，boolean類型在編譯時會被轉(zhuǎn)換成int或byte類型，boolean數(shù)組會 被當(dāng)做byte類型數(shù)組來處理。局部變量區(qū)也會包含對象的引用，包括類引用、接口引用以及數(shù)組引用。

　　局部變量區(qū)包含了方法參數(shù)和局部變量，此外，實例方法隱含第一個局部變量this，它指向調(diào)用該方法的對象引用。對于對象，局部變量區(qū)中永遠只有指向堆的引用。

　　2、操作數(shù)棧

　　操作數(shù)棧也是以字長為單位的數(shù)組，但是正如其名，它只能進行入棧出棧的基本操作。在進行計算時，操作數(shù)被彈出棧，計算完畢后再入棧。

　　3、幀數(shù)據(jù)區(qū)

　　幀數(shù)據(jù)區(qū)的任務(wù)主要有：

　　a.記錄指向類的常量池的指針，以便于解析。

　　b.幫助方法的正常返回，包括恢復(fù)調(diào)用該方法的棧幀，設(shè)置PC寄存器指向調(diào)用方法對應(yīng)的下一條指令，把返回值壓入調(diào)用棧幀的操作數(shù)棧中。

　　c.記錄異常表，發(fā)生異常時將控制權(quán)交由對應(yīng)異常的catch子句，如果沒有找到對應(yīng)的catch子句，會恢復(fù)調(diào)用方法的棧幀并重新拋出異常。

　　局部變量區(qū)和操作數(shù)棧的大小依照具體方法在編譯時就已經(jīng)確定。調(diào)用方法時會從方法區(qū)中找到對應(yīng)類的類型信息，從中得到具體方法的局部變量區(qū)和操作數(shù)棧的大小，依此分配棧幀內(nèi)存，壓入Java棧。