在面試java工程師的時候，這道題經常被問到，故需特别注意。
1、JVM 簡介
JVM 是我們Javaer 的最基本功底了，剛開始學Java 的時候，一般都是從“Hello World ”開始的，然後會寫個複雜點class ，然後再找一些開源架構，比如Spring ，Hibernate 等等，再然後就開發企業級的應用，比如網站、企業内部應用、實時交易系統等等，直到某一天突然發現做的系統咋就這麼慢呢，而且時不時還來個記憶體溢出什麼的，今天是交易系統報了StackOverflowError ，明天是網站系統報了個OutOfMemoryError ，這種錯誤又很難重制，隻有分析Javacore 和dump 檔案，運氣好點還能分析出個結果，運作遭的點，就直接去廟裡燒香吧！每天接客戶的電話都是戰戰兢兢的，生怕再出什麼幺蛾子了。我想Java 做的久一點的都有這樣的經曆，那這些問題的最終根結是在哪呢？—— JVM 。
JVM 全稱是Java Virtual Machine ，Java 虛拟機，也就是在計算機上再虛拟一個計算機，這和我們使用 VMWare不一樣，那個虛拟的東西你是可以看到的，這個JVM 你是看不到的，它存在記憶體中。我們知道計算機的基本構成是：運算器、控制器、存儲器、輸入和輸出裝置，那這個JVM 也是有這成套的元素，運算器是當然是交給硬體CPU 還處理了，隻是為了适應“一次編譯，随處運作”的情況，需要做一個翻譯動作，于是就用了JVM 自己的指令集，這與彙編的指令集有點類似，每一種彙編指令集針對一個系列的CPU ，比如8086 系列的彙編也是可以用在8088 上的，但是就不能跑在8051 上，而JVM 的指令集則是可以到處運作的，因為JVM 做了翻譯，根據不同的CPU ，翻譯成不同的機器語言。
JVM 中我們最需要深入了解的就是它的存儲部分，存儲？硬碟？NO ，NO ， JVM 是一個記憶體中的虛拟機，那它的存儲就是記憶體了，我們寫的所有類、常量、變量、方法都在記憶體中，這決定着我們程式運作的是否健壯、是否高效，接下來的部分就是重點介紹之。
2、JVM 的組成部分
我們先把JVM 這個虛拟機畫出來，如下圖所示：
從這個圖中可以看到，JVM 是運作在作業系統之上的，它與硬體沒有直接的互動。我們再來看下JVM 有哪些組成部分，如下圖所示：
該圖參考了網上廣為流傳的JVM 構成圖，大家看這個圖，整個JVM 分為四部分：
## Class Loader 類加載器
類加載器的作用是加載類檔案到記憶體，比如編寫一個HelloWord.java 程式，然後通過javac 編譯成class 檔案，那怎麼才能加載到記憶體中被執行呢？Class Loader 承擔的就是這個責任，那不可能随便建立一個.class 檔案就能被加載的，Class Loader 加載的class 檔案是有格式要求，在《JVM Specification 》中式這樣定義Class 檔案的結構：
ClassFile {
u4 magic;
u2 minor_version;
u2 major_version;
u2 constant_pool_count;
cp_info constant_pool[constant_pool_count-1];
u2 access_flags;
u2 this_class;
u2 super_class;
u2 interfaces_count;
u2 interfaces[interfaces_count];
u2 fields_count;
field_info fields[fields_count];
u2 methods_count;
method_info methods[methods_count];
u2 attributes_count;
attribute_info attributes[attributes_count];
}
需要詳細了解的話，可以仔細閱讀《JVM Specification 》的第四章“The class File Format ”，這裡不再詳細說明。
友情提示：Class Loader 隻管加載，隻要符合檔案結構就加載，至于說能不能運作，則不是它負責的，那是由Execution Engine 負責的。
## Execution Engine 執行引擎
執行引擎也叫做解釋器(Interpreter) ，負責解釋指令，送出作業系統執行。
## Native Interface 本地接口
本地接口的作用是融合不同的程式設計語言為Java 所用，它的初衷是融合C/C++ 程式，Java 誕生的時候是C/C++ 橫行的時候，要想立足，必須有一個聰明的、睿智的調用C/C++ 程式，于是就在記憶體中專門開辟了一塊區域處理标記為native 的代碼，它的具體做法是Native Method Stack 中登記native 方法，在Execution Engine 執行時加載native libraies 。目前該方法使用的是越來越少了，除非是與硬體有關的應用，比如通過Java 程式驅動列印機，或者Java 系統管理生産裝置，在企業級應用中已經比較少見，因為現在的異構領域間的通信很發達，比如可以使用Socket 通信，也可以使用Web Service 等等，不多做介紹。
## Runtime data area 運作資料區
運作資料區是整個JVM 的重點。我們所有寫的程式都被加載到這裡，之後才開始運作，Java 生态系統如此的繁榮，得益于該區域的優良自治。
整個JVM 架構由加載器加載檔案，然後執行器在記憶體中處理資料，需要與異構系統互動是可以通過本地接口進行，瞧，一個完整的系統誕生了！
3、JVM加載class檔案的原理機制
Java中的所有類，都需要由類加載器裝載到JVM中才能運作。類加載器本身也是一個類，而它的工作就是把class檔案從硬碟讀取到記憶體中。在寫程式的時候，我們幾乎不需要關心類的加載，因為這些都是隐式裝載的，除非我們有特殊的用法，像是反射，就需要顯式的加載所需要的類。
類裝載方式，有兩種
1.隐式裝載， 程式在運作過程中當碰到通過new 等方式生成對象時，隐式調用類裝載器加載對應的類到jvm中，
2.顯式裝載， 通過class.forname()等方法，顯式加載需要的類
隐式加載與顯式加載的差別：兩者本質是一樣?
Java類的加載是動态的，它并不會一次性将所有類全部加載後再運作，而是保證程式運作的基礎類(像是基類)完全加載到jvm中，至于其他類，則在需要的時候才加載。這當然就是為了節省記憶體開銷。
Java的類加載器有三個，對應Java的三種類:(java中的類大緻分為三種： 1.系統類 2.擴充類 3.由程式員自定義的類 )
Bootstrap Loader // 負責加載系統類 (指的是内置類，像是String，對應于C#中的System類和C/C++标準庫中的類)
|
- - ExtClassLoader // 負責加載擴充類(就是繼承類和實作類)
|
- - AppClassLoader // 負責加載應用類(程式員自定義的類)
三個加載器各自完成自己的工作，但它們是如何協調工作呢？哪一個類該由哪個類加載器完成呢？為了解決這個問題，Java采用了委托模型機制。
委托模型機制的工作原理很簡單：當類加載器需要加載類的時候，先請示其Parent(即上一層加載器)在其搜尋路徑載入，如果找不到，才在自己的搜尋路徑搜尋該類。這樣的順序其實就是加載器層次上自頂而下的搜尋，因為加載器必須保證基礎類的加載。之是以是這種機制，還有一個安全上的考慮：如果某人将一個惡意的基礎類加載到jvm，委托模型機制會搜尋其父類加載器，顯然是不可能找到的，自然就不會将該類加載進來。
我們可以通過這樣的代碼來擷取類加載器:
ClassLoader loader = ClassName.class.getClassLoader();
ClassLoader ParentLoader = loader.getParent();
注意一個很重要的問題，就是Java在邏輯上并不存在BootstrapKLoader的實體！因為它是用C++編寫的，是以列印其内容将會得到null。
前面是對類加載器的簡單介紹，它的原理機制非常簡單，就是下面幾個步驟:
1.裝載:查找和導入class檔案;
2.連接配接:
(1)檢查:檢查載入的class檔案資料的正确性;
(2)準備:為類的靜态變量配置設定存儲空間;
(3)解析:将符号引用轉換成直接引用(這一步是可選的)
3.初始化:初始化靜态變量，靜态代碼塊。
這樣的過程在程式調用類的靜态成員的時候開始執行，是以靜态方法main()才會成為一般程式的入口方法。類的構造器也會引發該動作。