“二哥，最近疫情闹得人心惶惶，无心学习了，怎么办？”
“三妹啊，你要知道，历史上经历过无数次的动荡与不安，但最后，都挺过去了。有人破坏，有人修复。安安心心学习，疫情过后肯定能够派上大用场，到时候经济复苏，人才亟需，懂吗？”
“二哥，说话就是不一样，一句话就安抚了我不安的心情。”
“那还不开始今天的主题？”
“二哥，上一篇文章中你给我解释了什么是 JDK，JRE 和 JVM，但我想知道 JVM 究竟是什么，它能干什么事。”
“三妹啊，搬个凳子坐我旁边，听二哥来给你慢慢说啊。”
01、什么是 JVM
再来回顾一下。JVM（Java Virtual Machine）俗称 Java 虚拟机。之所以称为虚拟机，是因为它实际上并不存在。它提供了一种运行环境，可供 Java 字节码在上面运行。
02、JVM 能做什么
JVM 提供了以下操作：
加载字节码
验证字节码
执行字节码
提供运行时环境
JVM 定义了以下内容：
存储区
类文件格式
寄存器组
垃圾回收堆
致命错误报告等
03、JVM 的内部结构
我们来尝试理解一下 JVM 的内部结构，它包含了类加载器（Class Loader）、运行时数据区（Runtime Data Areas）和执行引擎（Excution Engine）。
1）类加载器
类加载器是 JVM 的一个子系统，用于加载类文件。每当我们运行一个 Java 程序，它都会由类加载器首先加载。Java 中有三个内置的类加载器：
启动类加载器（Bootstrap Class-Loader），加载 jre/lib 包下面的 jar 文件，比如说常见的 rt.jar（包含了 Java 标准库下的所有类文件，比如说 java.lang 包下的类，java.net 包下的类，java.util 包下的类，java.io 包下的类，java.sql 包下的类）。
扩展类加载器（Extension or Ext Class-Loader），加载 jre/lib/ext 包下面的 jar 文件。
应用类加载器（Application or App Clas-Loader），根据程序的类路径（classpath）来加载 Java 类。
一般来说，Java 程序员并不需要直接同类加载器进行交互。JVM 默认的行为就已经足够满足大多数情况的需求了。不过，如果遇到了需要和类加载器进行交互的情况，而对类加载器的机制又不是很了解的话，就不得不花大量的时间去调试
ClassNotFoundException 和 NoClassDefFoundError 等异常。
对于任意一个类，都需要由它的类加载器和这个类本身一同确定其在 JVM 中的唯一性。也就是说，如果两个类的加载器不同，即使两个类来源于同一个字节码文件，那这两个类就必定不相等（比如两个类的 Class 对象不 equals）。
三妹啊，是不是有点晕，来来来，通过一段简单的代码了解下。
public class Test { public static void main(String[] args) { ClassLoader loader = Test.class.getClassLoader(); while (loader != null) { System.out.println(loader.toString()); loader = loader.getParent(); } } }
每个 Java 类都维护着一个指向定义它的类加载器的引用，通过 类名.class.getClassLoader() 可以获取到此引用；然后通过 loader.getParent() 可以获取类加载器的上层类加载器。
上面这段代码的输出结果如下：
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@4617c264
第一行输出为 Test 的类加载器，即应用类加载器，它是 sun.misc.Launcher$AppClassLoader 类的实例；第二行输出为扩展类加载器，是 sun.misc.Launcher$ExtClassLoader 类的实例。那启动类加载器呢？
按理说，扩展类加载器的上层类加载器是启动类加载器，但在我这个版本的 JDK 中， 扩展类加载器的 getParent() 返回 null。所以没有输出。
2）运行时数据区
运行时数据区又包含以下内容。
PC寄存器（PC Register），也叫程序计数器（Program Counter Register），是一块较小的内存空间，它的作用可以看做是当前线程所执行的字节码的信号指示器。
JVM 栈（Java Virtual Machine Stack），与 PC 寄存器一样，JVM 栈也是线程私有的。每一个 JVM 线程都有自己的 JVM 栈，这个栈与线程同时创建，它的生命周期与线程相同。
本地方法栈（Native Method Stack），JVM 可能会使用到传统的栈来支持 Native 方法（使用 Java 语言以外的其它语言［C语言］编写的方法）的执行，这个栈就是本地方法栈。
堆（Heap），在 JVM 中，堆是可供各条线程共享的运行时内存区域，也是供所有类实例和数据对象分配内存的区域。
方法区（Method area），在 JVM 中，被加载类型的信息都保存在方法区中。包括类型信息（Type Information）和方法列表（Method Tables）。方法区是所有线程共享的，所以访问方法区信息的方法必须是线程安全的。
运行时常量池（Runtime Constant Pool），运行时常量池是每一个类或接口的常量池在运行时的表现形式，它包括了编译器可知的数值字面量，以及运行期解析后才能获得的方法或字段的引用。简而言之，当一个方法或者变量被引用时，JVM 通过运行时常量区来查找方法或者变量在内存里的实际地址。
3）执行引擎
执行引擎包含了：
解释器：读取字节码流，然后执行指令。因为它一条一条地解释和执行指令，所以它可以很快地解释字节码，但是执行起来会比较慢。
即时（Just-In-Time，JIT）编译器：即时编译器用来弥补解释器的缺点，提高性能。执行引擎首先按照解释执行的方式来执行，然后在合适的时候，即时编译器把整段字节码编译成本地代码。然后，执行引擎就没有必要再去解释执行方法了，它可以直接通过本地代码去执行。执行本地代码比一条一条进行解释执行的速度快很多。编译后的代码可以执行的很快，因为本地代码是保存在缓存里的。
04、鸣谢
本篇文章为《教妹学Java》专栏的第七篇文章，是不是有趣得很？我相信你能感受的到，这可是全网独一份，我看到已经有人在模仿了。现在定价只需 9.9 元，9.9 元你连一杯奶茶都买不到，但却能买下二哥精心制作的专栏，据说 CSDN 已经考虑涨价了，毕竟已经卖出一百多份了。
