1.为什么Java要在虚拟机中运行
java是一门高级语言，语法非常复杂，抽象程度非常高，因此直接在硬件上运行并不现实，因此再运行之前，我们对其进行转换。转换的思路就是将代码编译为虚拟机能够识别的指令序列（java字节码，之所以这样命名是由于java字节码指令的操作码被固定为一个字节）
java虚拟机：虚拟机可以由硬件实现也可以由软件（jdk）实现，目前windows和linux大部分采取的软件实现
其中虚拟机带来的好处如下：
2.Java虚拟机如何运行Java字节码
下面所述都是以标准JDK的HotSpot为例
虚拟机视角
将编译而成的字节码文件加载到虚拟机中，加载后的类会放置在运行时的方法区（Method Area）中，实际运行中，虚拟机会执行方法区内的代码
虚拟机将栈细分为面向Java方法的Java方法栈，面向本地方法的本地方法（用C++写的native方法，在jdk源码中有大量使用）栈，以及存放各个线程执行位置的PC寄存器
由上图我们可以看到还有线程私有的方法区，那么这里的方法区是拿来干什么的呢？
在运行过程中，每当调用一个方法，会给当前线程的java方法栈中生成一个栈帧，用于存放局部变量和字节码的操作数。栈帧大小是提前计算好了，不需要分配连续的空间。退出当前执行的方法时，不管是正常返回还是异常返回，Java虚拟机都会执行当前线程的该方法的弹栈操作
硬件视角
Java字节码无法直接执行，因此虚拟机需要将字节码翻译为机器码
对于Hot Spot而言，上述翻译过程，有两个办法：
- 解释执行：逐条将字节码翻译为机器码并执行，翻译和执行是同步的，所以说无需等待编译
- 即时编译（Just-In-Time compilation，JIT）：将一个方法中包含的所有字节码编译成机器码再执行，先翻译再执行，能获得到运行时的信息，因此运行效率有时候会优于C++
前者的优势在于无需等待编译，后者的优势在于实际运行速度更快。Hot Spot默认采用混合模式，综合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虚拟机的运行效率
Hot Spot对于大部分不常用的代码采取解释执行的方式运行，对于常用的代码将其编译成字节码，以达到理想的运行速度
Hot Spot内置两个即时编译器：C1、C2
- C1：又叫做Client编译器，面对的是对启动性能有要求的客户端GUI程序，编译时间较短
- C2：又叫做Server编译器，面对的是对峰值性能有要求的服务端程序，优化手段比较复杂，编译时间较长。但生成代码的执行效率高
Java7开始采用分层编译：
- 热点方法首先会被C1编译，热点方法中的热点会进一步被C2编译
- 为了不干扰正常应用的运行，即时编译会被放在额外的编译线程运行，HotSpot 会根据 CPU 的数量设置编译线程的数目，并且按 1:2 的比例配置给 C1 及 C2 编译器
- 资源充足的情况下，解释执行和即时编译同时进行，编译完成的机器码会在下次调用时启用，替换原本的解释执行