JVM、JDK和JRE

JVM全称 Java Virtual Machine，也就是我们耳熟能详的 Java 虚拟机。它能识别 .class后缀的文件，并且能够解析它的指令，最终调用操作系统上的函数，完成我们想要的操作。

JDK全称 Java Development Kit，是 Java 开发的核心，让不了解机器代码和二进制文件的人，能够通过工具去编程，实现应用功能。

JRE全称Java Runtime Environment， Java 的运行时环境。JVM 标准加上实现的一大堆基础类库，比如：怎么操作文件、怎么连接网络等，会一次性将 JVM 运行所需的类库都传递给它。

        一般情况下，使用 C++ 开发的程序，编译成二进制文件后，就可以直接执行了，操作系统能够识别它；但是 Java 程序不一样，使用 javac 编译成 .class 文件之后，还需要使用 Java 命令去主动执行它，因为操作系统并不认识这些 .class 文件。以下是JVM的位置示意图：

Java 虚拟机规范和 Java 语言规范的关系 

        左半部分是 Java 虚拟机规范，其实就是为输入和执行字节码提供一个运行环境。右半部分是我们常说的 Java 语法规范，比如 switch、for、泛型、lambda 等相关的程序，最终都会编译成字节码。而连接左右两部分的桥梁依然是 Java 的字节码。
        如果 .class 文件的规格是不变的，这两部分是可以独立进行优化的。但 Java 也会偶尔扩充一下 .class 文件的格式，增加一些字节码指令，以便支持更多的特性。
        我们可以把 Java 虚拟机可以看作是一台抽象的计算机，它有自己的指令集以及各种运行时内存区域，学过《计算机组成结构》的同学会在课程的后面看到非常多的相似性。
        你可能会有疑问，如果我不学习 JVM，会影响我写 Java 代码么？理论上，这两者没有什么必然的联系。它们之间通过 .class 文件进行交互，即使你不了解 JVM，也能够写大多数的 Java 代码。就像是你写 C++ 代码一样，并不需要特别深入的了解操作系统的底层是如何实现的。
        但是，如果你想要写一些比较精巧、效率比较高的代码，就需要了解一些执行层面的知识了。了解 JVM，主要用在调优以及故障排查上面，你会对运行中的各种资源分配，有一个比较全面的掌控。

        我们所说的 JVM，狭义上指的就 HotSpot。如非特殊说明，我们都以 HotSpot 为准。

JVM 内存布局

JVM 内存区域划分如图所示，从图中我们可以看出：

• JVM 堆中的数据是共享的，是占用内存最大的一块区域。
• 可以执行字节码的模块叫作执行引擎。
• 执行引擎在线程切换时怎么恢复？依靠的就是程序计数器。
• JVM 的内存划分与多线程是息息相关的。像我们程序中运行时用到的栈，以及本地方法栈，它们的维度都是线程。
• 本地内存包含元数据区和一些直接内存。

为什么 Java 研发系统需要 JVM？

JVM 解释的是类似于汇编语言的字节码，需要一个抽象的运行时环境。同时，这个虚拟环境也需要解决字节码加载、自动垃圾回收、并发等一系列问题。JVM 其实是一个规范，定义了 .class 文件的结构、加载机制、数据存储、运行时栈等诸多内容，最常用的 JVM 实现就是 Hotspot。

JVM 的生命周期是和 Java 程序的运行一样的，当程序运行结束，JVM 实例也跟着消失了。

一个 Java 程序，首先经过 javac 编译成 .class 文件，然后 JVM 将其加载到元数据区，执行引擎将会通过混合模式执行这些字节码。执行时，会翻译成操作系统相关的函数。JVM 作为 .class 文件的黑盒存在，输入字节码，调用操作系统函数。
过程如下：Java 文件->编译器>字节码->JVM->机器码。

整理自： 

第01讲：一探究竟：为什么需要 JVM？它处在什么位置？

第02讲：大厂面试题：你不得不掌握的 JVM 内存管理