Java是一門可以跨平臺的語言，但是Java本身是不可以實現跨平臺的，需要JVM實現跨平臺。javac編譯好後的class檔案，在Windows、Linux、Mac等系統上，只要該系統安裝對應的Java虛擬機器，class檔案都可以執行。達到”一次編譯，到處執行”的效果。

一、虛擬機器介紹

1.1、虛擬機器概念

　　所謂虛擬機器（Virtual Machine），就是一臺虛擬的計算機。它是一款軟體，用來執行一系列虛擬計算機指令。大體上，虛擬機器可以分為系統虛擬機器和程式虛擬機器。

1. 大名鼎鼎的Virtual Box，VMware就屬於系統虛擬機器，它們完全是對物理計算機的模擬，提供了一個可執行完整作業系統的軟體平臺。
2. 程式虛擬機器的典型代表就是Java虛擬機器，它專門為執行單個計算機程式而設計，在Java虛擬機器中執行的指令我們稱為Java位元組碼指令。
3. 無論是系統虛擬機器還是程式虛擬機器，在上面執行的軟體都被限制於虛擬機器提供的資源中。

1.2、Java 虛擬機器

1. Java虛擬機器是一臺執行Java位元組碼的虛擬計算機，它擁有獨立的執行機制，其執行的Java位元組碼也未必由Java語言編譯而成。

2. JVM平臺的各種語言可以共享Java虛擬機器帶來的跨平臺性、優秀的垃圾回器，以及可靠的即時編譯器。

3. Java技術的核心就是Java虛擬機器（JVM，Java Virtual Machine），因為所有的Java程式都執行在Java虛擬機器內部。

4. Java虛擬機器就是二進位制位元組碼的執行環境，負責裝載位元組碼到其內部，解釋/編譯為對應平臺上的機器指令執行。每一條Java指令，Java虛擬機器規範中都有詳細定義，如怎麼取運算元，怎麼處理運算元，處理結果放在哪裡。

　　特點：

1. 一次編譯，到處執行
2. 自動記憶體管理
3. 自動垃圾回收功能

二、JVM 的位置

　　JVM是執行在作業系統之上的，它與硬體沒有直接的互動

　　JDK與JVM關係

三、Java 的整體結構

1. HotSpot VM是目前市面上高效能虛擬機器的代表作之一。

2. 它採用直譯器與即時編譯器並存的架構。

3. 在今天，Java程式的執行效能早已脫胎換骨，已經達到了可以和C/C++程式一較高下的地步。

4. 執行引擎包含三部分：直譯器，即時編譯器，垃圾回收器

四、Java 程式碼執行流程

　　凡是能生成被Java虛擬機器所能解釋、執行的位元組碼檔案，那麼理論上我們就可以自己設計一套語言了

五、JVM 架構模型

　　Java編譯器輸入的指令流基本上是一種基於棧的指令集架構，另外一種指令集架構則是基於暫存器的指令集架構。

　　具體來說：這兩種架構之間的區別：

5.1、基於棧的指令集架構

　　基於棧式架構的特點：

1. 設計和實現更簡單，適用於資源受限的系統；

2. 避開了暫存器的分配難題：使用零地址指令方式分配

3. 指令流中的指令大部分是零地址指令，其執行過程依賴於操作棧。指令集更小，編譯器容易實現

4. 不需要硬體支援，可移植性更好，更好實現跨平臺

5.2、基於暫存器的指令級架構

　　基於暫存器架構的特點：

1. 典型的應用是x86的二進位制指令集：比如傳統的PC以及Android的Davlik虛擬機器。

2. 指令集架構則完全依賴硬體，與硬體的耦合度高，可移植性差

3. 效能優秀和執行更高效

4. 花費更少的指令去完成一項操作

5. 在大部分情況下，基於暫存器架構的指令集往往都以一地址指令、二地址指令和三地址指令為主，而基於棧式架構的指令集卻是以零地址指令為主

5.3、兩種架構的舉例

　　示例

1 public class StackStruTest {
2     public static void main(String[] args) {
3         int i = 2;
4         int j = 3;
5         int m = i + j;
6     }
7 }

　　同樣執行2+3這種邏輯操作，其指令分別如下：

• 基於棧的計算流程（以Java虛擬機器為例）：

  1 iconst_2 //常量2入棧
  2 istore_1
  3 iconst_3 // 常量3入棧
  4 istore_2
  5 iload_1
  6 iload_2
  7 iadd //常量2/3出棧，執行相加
  8 istore_0 // 結果5入棧