1．虚拟机                                                                        

Java虚拟机JVM（Java Virtual Machine）在Java编程里面具有非常重要的地位，约相当于前面学到的Java运行环境，虚拟机的基本功能如下：

（1）：通过ClassLoader寻找和装载class文件

（2）：解释字节码成为指令并执行，提供class文件的运行环境

（3）：进行运行期间垃圾回收

（4）：提供与硬件交互的平台

Java虚拟机是在真实机器中用软件模拟实现的一种想象机器。Java虚拟机代码被存储在 .class文件中；每个文件都包含最多一个public类。Java 虚拟机规范为不同的硬件平台提供了一种编译Java技术代码的规范，该规范使Java 软件独立于平台，因为编译是针对作为虚拟机的“一般机器”而做。这个“一般机器”可用软件模拟并运行于各种现存的计算机系统，也可用硬件来实现。编译器在获取Java应用程序的源代码后，将其生成字节码，它是为JVM生成的一种机器码指令。每个Java解释器，不管它是Java技术开发工具，还是可运行applets 的Web浏览器，都可执行JVM。

JVM为下列各项做出了定义

-   指令集（相当于中央处理器［CPU］ ）

-   寄存器

-   类文件格式

-   栈

-   垃圾收集堆

-   存储区

JVM的代码格式由紧缩有效的字节码构成。由JVM字节码编写的程序必须保持适当的类型约束。大部分类型检查是在编译时完成。任何从属的Java技术解释器必须能够运行任何含有类文件的程序，这些类文件应符合Java虚拟机规范中所指定的类文件格式。

 

1.1 虚拟机是Java平台无关的保障

正是因为有虚拟机这个中间层，Java才能够实现与平台无关。虚拟机就好比是一个Java运行的基本平台，所有的Java程序都运行在虚拟机上. 

Java源程序(*.java文件)

Java类文件(*.class文件)

编译

平台无关

平台相关

Java虚拟机

被装载进入虚拟机

Linux

Windows

Unix

解释执行字节码文件

 

2．垃圾回收                                                                     

2.1 什么是垃圾

在程序运行的过程中，存在被分配了的内存块不再被需要的情况，那么这些内存块对程序来讲就是垃圾。

产生了垃圾，自然就需要清理这些垃圾，更为重要的是需要把这些垃圾所占用的内存资源，回收回来，加以再利用，从而节省资源，提高系统性能。

 

2.2 垃圾回收

-         不再需要的已分配内存应取消分配(释放内存)

-         在其它语言中，取消分配是程序员的责任

-         Java编程语言提供了一种系统级线程以跟踪内存分配

-         垃圾收集

-         可检查和释放不再需要的内存

-         可自动完成上述工作

-         可在JVM实现周期中，产生意想不到的变化

许多编程语言都允许在程序运行时动态分配内存，分配内存的过程由于语言句法不同而有所变化，但总是要将指针返回到内存的起始位置，当分配内存不再需要时（内存指针已溢出范围），程序或运行环境应释放内存。

在C，C++ 或其它语言中，程序员负责释放内存。有时，这是一件很困难的事情。因为你并不总是事先知道内存应在何时被释放。当在系统中没有能够被分配的内存时，可导致程序瘫痪，这种程序被称作具有内存漏洞。

Java编程语言解除了程序员释放内存的责任。它可提供一种系统级线程以跟踪每一次内存的分配情况。在Java虚拟机的空闲周期，垃圾收集线程检查并释放那些可被释放的内存。垃圾收集在Java技术程序的生命周期中自动进行，它解除了释放内存的要求，这样能够有效避免内存漏洞和内存泄露（内存泄露就是程序运行期间，所占用的内存一直往上涨，很容易造成系统资源耗尽而降低性能或崩溃）。

 

2.3 提示

（1）在Java里面，垃圾回收是一个自动的系统行为，程序员不能控制垃圾回收的功能和行为。比如垃圾回收什么时候开始，什么时候结束，还有到底哪些资源需要回收等，都是程序员不能控制的。

（2）有一些跟垃圾回收相关的方法，比如：System.gc() , 记住一点，调用这些方法，仅仅是在通知垃圾回收程序，至于垃圾回收程序运不运行，什么时候运行，都是无法控制的。

（3）程序员可以通过设置对象为null（后面会讲到）来标示某个对象不再被需要了，这只是表示这个对象可以被回收了，并不是马上被回收。

 

3．代码安全                                                                     

Java如何保证编写的代码是安全可靠的呢？

（1）第一关：编写的代码首先要被编译成为class文件，如果代码写得有问题，编译期间就会发现，然后提示有编译错误，无法编译通过。

（2）第二关：通过编译关后，在类装载的时候，还会进行类装载检查，把本机上的类和网络资源类相分离，在调入类的时候进行检查，因而可以限制任何“特洛伊木马”的应用。

（3）第三关：类装载后，在运行前，还会进行字节码校验，以判断你的程序是安全的。

（4）第四关：如果你的程序在网络上运行，还有沙箱（Sand Box）的保护，什么是沙箱呢？就是如果你的程序没有获得授权，只能在沙箱限定的范围内运行，是不能够访问本地资源的，从而保证安全性。 

 

Compile

HelloWorld.java

HelloWorld.class

Javac

Network

Class Loader

Java

Byte code verifier

Interpreter

Hardware

Runtime

编译检查

装载检查

字节码校验

Runtime

沙箱保护