1、为什么Java要在虚拟机里运行？

原因1：Java是一门高级程序语言，语法复杂，抽象度也很高。直接与硬件上运行这种复杂的程序并不现实，所以在运行Java程序之前，需要对其进行一番转换。

       转换的思路，是设计一个面向Java语言特性的虚拟机，并通过编译器将Java程序转换成该虚拟机所能识别的指令序列，故为Java字节码（Java字节码指令的操作吗（opcaode）被固定一个字节）。

虚拟机的好处：

1、一处编译，到处执行。（一旦一个程序被转换成Java字节码，那么它便可以在不同平台上的虚拟机实现里运行）

    2、虚拟机的另一个好处是它带来的一个托管环境（Managed Runtime）。托管环境能够代替我们处理一些代码中冗长而且容易出错的部分。如自动内存管理与垃圾回收。

    托管环境还提供了诸如数组越界、动态类型、安全权限等的动态检测。

2、Java虚拟机具体是怎样运行Java字节码的？

    HotSpot虚拟机为例，分虚拟机以及底层硬件两个角度解释。

    1、虚拟机角度分析，执行Java代码首先需要将它编译成class文件后加载到Java虚拟机中。加载后的Java类会被存放于方法区（Method Area）中。实际运行时，虚拟机会执行方法区内的代码。Java虚拟机在内存中划分出堆和栈来存储运行时数据

1.2、Java虚拟机会将栈细分为面向Java方法的Java方法栈，面向本地方法（C++写的native方法）的本地方法栈，以及存放各个线程执行位置的PC寄存器。

1.3、运行过程中，每当调用进入一个Java方法，Java虚拟机会在当前线程的Java方法栈中生成一个栈帧，用以存放局部变量以及字节码的操作数。这个栈帧的大小时提前计算好的，而且Java虚拟机不要求栈帧在内存空间里连续分布。

    1.4、当退出当前执行的方法时，不管是正常返回还是异常返回，Java虚拟机均会弹出当前线程的当前栈帧，并将之放弃。

2、从硬件角度分析，Java字节码无法直接执行。所以，Java虚拟机需要将字节码翻译成机器码。

2.1、在HotSpot里面，上述翻译过程有两种形势：第一种是解释执行，即逐条将字节码翻译成机器码并执行；第二种是即时编译（Just-In-Time compilation，JIT），即将一个方法中包含的所有字节码编译成机器码后在执行。

2.2、解释执行的优势在于无需等待编译，而即时编译的优势在于实际运行速度更快。HotSpot默认采用混合模式，集成了解释执行和即时编译两者的优点。它会先解释执行字节码，而后将其中反复执行的热点代码，以方法为单位进行即时编译。

3、Java虚拟机运行的运行效率究竟是怎么样的？

3.1、即时编译建立在程序符合二八定律的假设上，也就是20%的代码占据了80%的计算资源

3.2、对于占据大部分的不常用的代码，我们无需消耗时间将其编译成机器码，而是采用解释执行的方式运行；另外，对于仅占据小部分的热点代码，我们则可以将其编译成机器码，以达到理想的运行速度。

总结：

1、Java虚拟机将运行时内存区域划分为5个部分，分别为方法区、堆、PC寄存器、Java方法栈和本地方法栈。Java程序编译而成的class文件，需要先加载至方法区中，方能在Java虚拟机中运行。

2、为了提高运行效率，标准JDK中的HotSpot虚拟机采用的是一种混合执行的策略。

它会解释执行Java字节码，然后会将其中反复执行的热点代码，以方法为单位进行即时编译，翻译成机器码后直接运行在底层硬件之上。

---

出处：《极客时间》 郑雨迪老师的《深入拆解Java虚拟机》

备注：纯属督促自己复习，梳理每节知识点。如有错误，请多加指出。谢谢