一、什么是JVM
JVM是Java Virtual Machine（Java虚拟机）的简称，是一个虚构出来的计算机，通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。
JVM屏蔽了与具体操作系统平台相关的信息，Java程序只需生成在Java虚拟机上运行的字节码，就可以在多种平台上不加修改的运行。
JVM在执行字节码时，实际上最终还是把字节码解释成具体平台上的机器指令执行。
二、JVM的内存结构图
方法区和堆是所有线程共享的内存区域；而Java栈、本地方法栈和程序员计数器是运行线程私有的内存区域。
Java堆（Heap）,是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块。Java堆是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。
方法区（Method Area）,方法区与Java堆一样，是各个线程共享的内存区域，它用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。
程序计数器（Program Counter Register）,程序计数器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行号指示器。
JVM栈（JVM Stacks），即Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks），与程序计数器一样也是线程私有的，它的生命周期与线程相同。虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型：每个方法被执行的时候都会同时创建一个栈帧（Stack Frame）用于存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法被调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。
本地方法栈（Native Method Stacks）,与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的，其区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则是为虚拟机使用到的Native方法服务。
三、JVM的常见实现
Oracle（Hotspot、Jrockit）、BEA（LiquidVM）、IBM（J9）、taobaoVM（淘宝专用，对Hotspot进行了深度定制）、zing（垃圾回收机制非常快，到达1毫秒左右）。
四、JVM的优点
4.1 一次编写，到处运行
JVM可以让java程序，一次编写，到处运行，让底层代码和运行环境分离开，编写好一份代码后，不用再次修改内容，只用通过安装不同的JVM环境自动进行转换即可运行，在各种系统中无缝连接。
4.2 自动内存管理，垃圾回收机制
在Java诞生之时，C和C++十分火热，但是这两种语言中没有内存管理机制，都是通过手动操作来进行的管理，非常麻烦。
而Java很好地解决了这个问题，为了处理内存管理这个方面，专门设计了垃圾回收机制，来自动进行内存的管理，极大的优化了操作。
4.3 数组下标越界检查
C和C++还有一个问题是数组下标越界是没有检查机制的，JVM提供了数组下标越界的自动检查机制，在检测到数组下标出现越界后，会在运行时自动抛出“java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException”异常。
4.4 多态
JVM还有一个多态功能，是通过相同接口，不同的实例进行实现，完成不同的业务操作，比如：定义了一个动物接口（里面有一个吃的方法），我们就可以通过这个动物创造小猫（吃鱼），再创造一个狗狗（吃肉）。
好处：
（1）消除类型之间的耦合关系；
（2）可替换性；
（3）可扩充性；
（4）接口性；
（5）灵活性；
（6）简化性；
五、JVM、JRE、JDK之间的关系
5.1 JVM
JVM是Java Virtual Machine的简称，是Java虚拟机，是一种模拟出来的虚拟计算机，它通过在不同的计算机环境当中模拟实现计算功能来实现的。
引入Java虚拟机后，Java语言在不同平台上运行时就不需要重新编译。在其中，Java虚拟机屏蔽了与具体平台的相关信息，使得Java源程序在编译完成之后即可在不同的平台运行，达到“一次编译，到处运行”的目的，Java语言重要的特点之一跨平台，也即与平台的无关性，其关键点就是JVM。
5.2 JRE
JRE是Java Runtime Environment的简称，是Java运行环境，是让操作系统运行Java应用程序的环境，其内部包含JVM，也就是说JRE只负责对已经存在的Java源程序进行运行的操作，它不包含开发工具JDK，对JDK内部的编译器、调试器和其它工具均不包含。
5.3 JDK
JDK是Java Development Kit的简称，是Java开发工具包，是整个Java程序开发的核心。其主要包含了JRE、Java的系统类库以及对Java程序进行编译以及运行的工具，例如：javac.exe和java.exe命令工具等。
六、Java程序是如何执行的
我们日常的工作中都使用开发工具（IntelliJ IDEA 或 Eclipse 等）可以很方便的调试程序，或者是通过打包工具把项目打包成 jar 包或者 war 包，放入 Tomcat 等 Web 容器中就可以正常运行了，但你有没有想过 Java 程序内部是如何执行的？其实不论是在开发工具中运行还是在 Tomcat 中运行， Java 程序的执行流程基本都是相同的，它的执行流程如下：
先把 Java 代码编译成字节码，也就是把 .java 类型的文件编译成 .class 类型的文件。这个过程的大致执行流程：Java 源代码 -> 词法分析器 -> 语法分析器 -> 语义分析器 -> 字符码生成器 ->最终生成字节码，其中任何一个节点执行失败就会造成编译失败；
把 class 文件放置到 Java 虚拟机，这个虚拟机通常指的是 Oracle 官方自带的 Hotspot JVM；
Java 虚拟机使用类加载器（Class Loader）装载 class 文件；
类加载完成之后，会进行字节码效验，字节码效验通过之后 JVM 解释器会把字节码翻译成机器码交由操作系统执行。但不是所有代码都是解释执行的，JVM 对此做了优化，比如，以 Hotspot 虚拟机来说，它本身提供了 JIT（Just In Time）也就是我们通常所说的动态编译器，它能够在运行时将热点代码编译为机器码，这个时候字节码就变成了编译执行。Java 程序执行流程图如下：
