JVM是什么？
JVM，即Java Virtual Machine，即Java虚拟机。
虚拟机是什么？
模拟出一台和真实物理电脑行为几乎一样的虚拟电脑的软件。（JVM是进程虚拟机，不模拟硬件，只模拟一套自定义虚拟指令集，专门用来跑编程语言代码，和物理CPU无关）
为什么要模拟真实物理电脑？
解决Java程序跨平台运行的问题。
什么是跨平台运行？
一份软件或程序代码不需要修改源码、不用重新编译，就能在多种不同操作系统、不同 CPU 硬件架构上直接正常运行。
为什么需要跨平台运行？
多平台需要搭建多套编译环境，维护成本极高；第三方依赖极易出现编译失败、兼容性问题；给普通用户使用时，用户根本不会编译；版本分发、升级维护极其繁琐。
为什么能解决Java程序跨平台运行问题？
C/C++ 源码编译后直接生成当前 CPU + 操作系统的原生机器码程序。
Java源码编译生成在JVM上执行的字节码文件。
综上所述
JVM是用于执行Java字节码的虚拟机。
另外，它还提供类加载、内存管理、垃圾回收等运行时支持。
接下来看JVM是如何工作的
真正的计算机有CPU、内存、寄存器、程序计数器、指令执行，作为虚拟机，JVM里也有程序计数器（PC）、栈（Stack）、堆（Heap）、方法区（Method Area）、执行引擎（Execution Engine）。
JVM运行流程
前置工作：Java源代码编译成class字节码文件（javac执行）。
- 类加载器读取并解析 .class 文件，在运行时数据区创建类的运行时数据结构；
- 执行引擎读取这些字节码，通过解释执行或 JIT 编译生成机器码，最终由 CPU 执行（在这个过程中，垃圾回收也在工作）。
其中需要详细了解一下运行时数据区和垃圾回收。
运行时数据区
运行时数据区，即JVM内存结构，包括：程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈、堆、方法区。
1、程序计数器：记录当前线程正在执行的字节码指令的地址
2、虚拟机栈：
- 每次函数调用都会有一个对应的栈帧被压入（栈帧存储方法参数、方法内局部变量、方法放回地址）
- 方法递归过多会导致java.lang.StackOverflowError 栈内存溢出
3、本地方法栈：调用本地函数时，压入对应栈帧（以native修饰的方法就是本地方法，本地方法是C/C++编写的，Java通过接口调用，Java通过本地方法调用操作系统底层功能）
4、堆：保存对象实例（垃圾收集器管理的主要区域）
5、方法区：
- 存储类信息、常量、静态变量
- JDK7方法区的实现叫：永久代，占用的是堆的内存空间，大小固定
- JDK8方法区的实现叫：元空间，占用的是本地内存的空间，大小自动调整
垃圾回收
- 是什么？
自动管理内存的一种机制。自动释放不再被程序引用的对象所占用的内存。
判断对象是否还被引用：可达性分析算法
- 垃圾回收算法
- 标记清除：标记存活对象（被引用对象）和垃圾对象（不被引用对象），回收垃圾对象；
- 标记整理：标记存活对象和垃圾对象，将存活对象向一端移动，清理边界以外的内存空间；
- 复制法：内存分为大小相等的两块，只使用其中一块，这一块使用完之后，将存活对象复制到另一块内存中，清理这一块的所有内存空间；
| 优点 | 缺点 | |
| 标记清除 | 回收速度快 | 会产生内存碎片 |
| 标记整理 | 不会产生内存碎片 | 效率较低 |
| 复制法 | 不会产生内存碎片且较为高效 | 内存缩小为原来的一半 |
- 分代垃圾回收
一般不单独使用某一种垃圾回收算法。
将堆分为新生代和老年代；
新生代中存储存活率低的对象，采用复制法（频繁回收，要高效一点）；
老年代中存储存活率高的对象，采用标记整理法（很久回收一次，效率低一点可以接受）。