编辑“︁Java虚拟机”︁

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|G2=Computer Science
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'''Java虚拟机'''（Java Virtual Machine，简称'''JVM'''）是一种能够执行[[Java字节码]]的虚拟计算机，它是[[Java平台]]的核心组成部分。JVM的主要作用是为Java程序提供跨平台的运行环境，使得开发者可以"一次编写，到处运行"（Write Once, Run Anywhere）。

== 概述 ==
Java虚拟机是一个抽象的计算机器，它通过解释执行或即时编译（[[JIT编译]]）的方式运行Java字节码。JVM规范由[[Oracle公司]]（原[[Sun Microsystems]]）制定，不同的厂商可以提供自己的实现，只要符合JVM规范即可。

=== 主要特性 ===
* '''平台无关性'''：Java程序编译为字节码后，可以在任何实现了JVM的平台上运行
* '''内存管理'''：提供自动[[垃圾回收]]机制
* '''安全性'''：内置安全机制，如字节码验证、安全管理器等
* '''多线程支持'''：原生支持多线程编程

== 架构 ==
JVM主要由以下组件构成：

=== 类加载子系统 ===
负责加载、验证、准备和解析类文件。类加载过程分为三个阶段：
1. 加载（Loading）
2. 链接（Linking）
3. 初始化（Initialization）

=== 运行时数据区 ===
包括：
* '''方法区'''（Method Area）：存储类结构信息
* '''堆'''（Heap）：对象实例的存储区域
* '''Java栈'''（Java Stack）：存储方法调用和局部变量
* '''程序计数器'''（Program Counter Register）
* '''本地方法栈'''（Native Method Stack）

=== 执行引擎 ===
负责执行字节码指令，可能包含：
* 解释器
* 即时编译器（JIT）
* 垃圾回收器

== 工作原理 ==
Java程序的执行流程如下：
1. Java源代码（.java文件）被编译为字节码（.class文件）
2. JVM加载.class文件
3. 字节码验证器检查代码安全性
4. 解释器或JIT编译器将字节码转换为机器码
5. 执行机器码

<mermaid>
graph TD
    A[Java源代码] -->|javac编译| B[字节码]
    B -->|JVM加载| C[类加载子系统]
    C --> D[运行时数据区]
    D --> E[执行引擎]
    E --> F[操作系统执行]
</mermaid>

== 与Kotlin的关系 ==
[[Kotlin]]是一种运行在JVM上的现代编程语言，如引用页面所述：
* Kotlin完全兼容JVM
* 编译为标准的Java字节码
* 可以与Java代码无缝互操作

Kotlin利用JVM的特性提供了诸多优势：
* 空安全设计
* 扩展函数
* 协程支持

== 性能优化 ==
现代JVM实现采用多种优化技术：
* 分层编译（Tiered Compilation）
* 逃逸分析（Escape Analysis）
* 内联缓存（Inline Caching）
* 垃圾回收优化（如G1 GC、ZGC等）

== 示例代码 ==
以下是一个简单的Java类及其对应的字节码：

<syntaxhighlight lang="java">
public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello, JVM!");
    }
}
</syntaxhighlight>

使用`javap -c`命令查看字节码：
<syntaxhighlight lang="text">
public class HelloWorld {
  public HelloWorld();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #1
       4: return

  public static void main(java.lang.String[]);
    Code:
       0: getstatic     #2
       3: ldc           #3
       5: invokevirtual #4
       8: return
}
</syntaxhighlight>

== 实际应用 ==
JVM不仅用于运行Java程序，还支持多种JVM语言：
* [[Kotlin]]（Android官方推荐语言）
* [[Scala]]
* [[Groovy]]
* [[Clojure]]

在[[Android]]开发中，虽然Android Runtime（ART）取代了传统的JVM，但它仍然执行Java字节码（通过DEX格式），保持了与JVM的兼容性。

== 参见 ==
* [[Java平台]]
* [[Java字节码]]
* [[即时编译]]
* [[垃圾回收]]
* [[Kotlin]]
* [[Android Runtime]]

== 参考文献 ==
* 《Java虚拟机规范》
* 《深入理解Java虚拟机》
* Oracle官方JVM文档

[[Category:Java平台]]
[[Category:虚拟机]]
[[Category:编程语言实现]]