Java 程序运行机制
写完代码点运行，程序就跑起来了。但 javac 编译了什么？JVM 又是怎么执行代码的？理解运行机制，才能理解 Java 跨平台、GC、JIT 等核心特性的原理。
整体流程
源代码(.java)
↓ javac 编译
字节码(.class)
↓ java 运行
JVM 执行
↓
本地机器码字节码：平台无关的中间语言
Java 源代码经过 javac 编译后，生成 .class 文件，这就是字节码：
java
// 源代码
public class Hello {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("Hello");
}
}编译后生成 Hello.class，用十六进制查看（部分）：
CA FE BA BE 00 00 00 37 00 0D 0A 00 05 00 0C 07
00 0D 07 00 0E 0C 00 09 00 03 00 0C 01 00 06 3C
69 6E 69 74 3E 01 00 03 28 29 56 ...字节码是一种中间代码，不是机器码。它由 JVM 执行，而不是 CPU 直接执行。关键点：字节码是统一的，JVM 是多样的——不同平台有各自的 JVM 实现，但字节码格式完全一致。
javac 编译时做了四件事：语法检查、语义检查、符号解析、生成字节码。
JVM 架构
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ JVM │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ ┌─────────────┐ ┌─────────────┐ ┌─────────────┐ │
│ │ 类加载器 │ │ 执行引擎 │ │ 本地接口 │ │
│ │ ClassLoader │ │ Interpreter│ │ JNI/Native│ │
│ └──────┬──────┘ │ JIT │ └─────────────┘ │
│ │ └──────┬──────┘ │
│ ┌──────▼────────────────▼──────────────────────────┐ │
│ │ 运行时数据区 │ │
│ │ ┌─────────┐ ┌─────────┐ ┌─────────┐ ┌─────────┐ │ │
│ │ │ 方法区 │ │ 堆 │ │ 栈 │ │ PC │ │ │
│ │ │MethodArea│ │ Heap │ │ Stack │ │Register │ │ │
│ │ └─────────┘ └─────────┘ └─────────┘ └─────────┘ │ │
│ └──────────────────────────────────────────────────────┘ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘类加载器
三层结构：Bootstrap ClassLoader（核心类库）→ Platform ClassLoader（扩展类）→ Application ClassLoader（应用程序类）。双亲委派模型保证了类的安全性——你写的 java.lang.String 不会覆盖核心类库。
运行时数据区
| 区域 | 用途 |
|---|---|
| 堆（Heap） | 对象实例、数组，GC 主要管理区域 |
| 栈（Stack） | 方法调用栈帧、局部变量 |
| 方法区（Method Area） | 类信息、常量池、静态变量 |
| 程序计数器（PC） | 当前执行字节码行号 |
执行引擎
解释器逐行执行字节码，JIT 编译器将热点代码编译为本地机器码，GC 自动回收不再使用的对象。
JIT 编译
现代 JVM 采用分层编译，平衡启动速度和运行效率：
| 层次 | 说明 | 特点 |
|---|---|---|
| Tier 0 | 解释执行 | 启动快 |
| Tier 1 | C1 编译 | 快速编译，优化一般 |
| Tier 2 | C2 编译 | 深度优化，编译较慢 |
JVM 通过热点检测识别热点代码：方法调用计数器统计方法调用次数，回边计数器统计循环体执行次数。超过阈值（如 10000 次）的代码会被 JIT 编译为机器码。
这带来一个有趣的现象：Java 程序运行得越久，往往越快。
为什么 Java 能跨平台
三个关键点：字节码统一、JVM 适配各平台、接口一致。
同一份 Hello.class
│
├── Windows JVM → Windows 机器码
├── Linux JVM → Linux 机器码
└── macOS JVM → macOS 机器码后续可阅读：JVM/JRE/JDK 区别、编译型 vs 解释型、垃圾回收原理