在研究Java运行原理之前，我们先把视野放宽一点：一般的高级语言是如何工作的？我们在编辑器或者IDE里根据每种语言的语法规则敲入源代码，这些代码我们很容易理解。很显然，这些代码肯定是以二进制存储在我们的硬盘当中，当我们再次打开的时候，编辑器读取这些二进制，还原成我们能读懂的英文。当我们真正运行程序的时候，CPU是读不懂这些英文的，所以我们需要先转化成可执行的二进制文件，这个过程通常由编译器完成。有些编译器直接将源代码编译成机器码，载入内存后CPU可以直接运行。而机器码的格式是跟具体的CPU架构相关的，Intel的CPU机器码对于ARM CPU来说是无法理解的。因此，同样的源代码需要根据不同的硬件进行特定的编译。好了，高级语言到低级语言的桥梁就是编译器。我们写好源代码，编译器将源码编译成可执行的机器码，然后CPU读取机器码，执行程序。

可以说，Java这一语言的执行过程也遵循这样的过程：源代码--->机器码。 但是，从源代码到机器码之间，究竟经过什么样的过程，则是Java独一无二的了。宽泛地讲，Java源代码（.java)经过java编译器（javac.exe）编译之后，并没有直接转化为机器码，而是转化成一种中间格式，成为字节码(.class)，字节码再经过java虚拟机转化成特定CPU架构的机器码。也正是因为这一中间物，java才有所谓的跨平台。在windows平台上编译好的字节码，copy到linux平台后，经过为linux而设计的Java虚拟机解释后即可执行。跨平台这一特征，是通过字节码和JVM来实现的。因此，想搞清楚java程序到底是如何运行的，重点在于弄明白字节码是如何被转化成跟CPU架构相关的机器码然后被执行的。也就是要理解JVM到底是如何工作的。

在了解JVM之前，我们再跳出来一下，先看看什么是虚拟机。所谓虚拟机，我是这么理解的：用软件的方式模拟出跟硬件类似的环境，比如说寄存器、存储器等等。当然，所有最终的工作还是由原来的CPU来完成。比如说VirtualBox这个虚拟机产品，它其实就是一个应用程序，用某种编程语言编写的应用程序。当运行这个应用程序时，它会要求操作系统给它独立施展手脚的空间：给我一些内存，给我一定的CPU时间片，然后不用管我了。你可能会问，寄存器是硬件啊，它怎么能划分啊，难道是时间划分？不是的，像内存这样的硬件，可以给虚拟机一块独立的内存块，但是寄存器之后的，则需要用“模拟仿真”的方式来模拟。OK，回到Java虚拟机。到底什么是Java虚拟机，很难有一个十分明确的定义，狭窄一点说，它就是一个应用程序，大部分用C++编写的。宽泛地说，它就是执行字节码的一整个环境。

　　Java这一语言的执行过程也遵循这样的过程：源代码--->机器码。 但是，从源代码到机器码之间，究竟经过什么样的过程，则是Java独一无二的了。宽泛地讲，Java源代码(.java)经过java编译器(javac.exe)编译之后，并没有直接转化为机器码，而是转化成一种中间格式，成为字节码(.class)，字节码再经过java虚拟机转化成特定CPU架构的机器码。也正是因为这一中间物，java才有所谓的跨平台。在windows平台上编译好的字节码，copy到linux平台后，经过为linux而设计的Java虚拟机解释后即可执行。跨平台这一特征，是通过字节码和JVM来实现的。因此，想搞清楚java程序到底是如何运行的，重点在于弄明白字节码是如何被转化成跟CPU架构相关的机器码然后被执行的。也就是要理解JVM到底是如何工作的。

1、java虚拟机

Java虚拟机其实是软件模拟的计算机，它可以在任何处理器上解释并执行字Java的字节码文件。Java的字节码被称为Java虚拟机的机器码，它被保存在扩展名为.class的文件中。

首先Java源程序需要通过Java编译器编译成扩展名为.class的字节码文件，然后由Java虚拟机中的Java解释器负责将字节码文件解释成为特定的机器码并执行。

2、内存自动回收机制

在程序的执行过程中，系统会给创建的对象分配内存，当这些对象不再被引用时，它们所占用的内存会处于废弃状态，如果不及时对这些废弃的内存进行回收，就会带来程序运行效率下降等问题。

在Java运行环境中，始终存在着一个系统级的线程，专门跟踪对象的使用情况，定期检测出不再使用的对象，自动回收它们占用的内存空间，并重新分配这些内存空间让它们为程序所用。Java的这种废弃内存自动回收机制，能够在编写程序时不需要考虑对象的内存分配问题。

3、代码安全性检查机制

Java是网络编程语言，在网络上运行的程序必须保证其安全性。如何保证从网络上下载的Java程序不携带病毒而安全地执行呢？Java提供了代码安全性检查机制。

Java在将一个扩展名为 .class的字节码文件装载到虚拟机执行之前，先要检验该字节码文件是否符合字节码文件规范，代码中是否存在着某些非法操作。检验工作由字节码检验器或安全管理器进行。检验通过之后，将字节码文件加载到Java虚拟机中，由Java解释器解释为机器码并执行。java虚拟机把程序的代码和数据都限制在一定内存空间里执行，不允许程序访问超出该范围，保证了程序的安全运行。

编译型语言  VS  解释性语言：

编译型语言是通过专门的编译器，将高级语言【一次性翻译成】可被平台（如OS操作系统）执行的机器码，编译一次，脱离开发环境可独立运行，故效率高；但对编译器严重依赖，而不同操作系统所使用的编译器是各不相同的，所以造成了编译型语言可移植性差的特点。

同样的，解释型语言也有专门的解释器，将原程序解释成特定的平台可执行文件，不同的是，解释型语言不会进行整体的编译，而是把编译和解释混合在一起执行。但解释性语言跨平台性好，只需通过不同的解释器，将其解释成某平台可识别的指令即可。这是编译的过程无法做到的。

1、java虚拟机

Java虚拟机其实是软件模拟的计算机，它可以在任何处理器上解释并执行字Java的字节码文件。Java的字节码被称为Java虚拟机的机器码，它被保存在扩展名为.class的文件中。

首先Java源程序需要通过Java编译器编译成扩展名为.class的字节码文件，然后由Java虚拟机中的Java解释器负责将字节码文件解释成为特定的机器码并执行。

2、内存自动回收机制

在程序的执行过程中，系统会给创建的对象分配内存，当这些对象不再被引用时，它们所占用的内存会处于废弃状态，如果不及时对这些废弃的内存进行回收，就会带来程序运行效率下降等问题。

在Java运行环境中，始终存在着一个系统级的线程，专门跟踪对象的使用情况，定期检测出不再使用的对象，自动回收它们占用的内存空间，并重新分配这些内存空间让它们为程序所用。Java的这种废弃内存自动回收机制，能够在编写程序时不需要考虑对象的内存分配问题。

3、代码安全性检查机制

Java是网络编程语言，在网络上运行的程序必须保证其安全性。如何保证从网络上下载的Java程序不携带病毒而安全地执行呢？Java提供了代码安全性检查机制。

Java在将一个扩展名为 .class的字节码文件装载到虚拟机执行之前，先要检验该字节码文件是否符合字节码文件规范，代码中是否存在着某些非法操作。检验工作由字节码检验器或安全管理器进行。检验通过之后，将字节码文件加载到Java虚拟机中，由Java解释器解释为机器码并执行。java虚拟机把程序的代码和数据都限制在一定内存空间里执行，不允许程序访问超出该范围，保证了程序的安全运行。

　Java这一语言的执行过程也遵循这样的过程：源代码--->机器码。 但是，从源代码到机器码之间，究竟经过什么样的过程，则是Java独一无二的了。宽泛地讲，Java源代码(.java)经过java编译器(javac.exe)编译之后，并没有直接转化为机器码，而是转化成一种中间格式，成为字节码(.class)，字节码再经过java虚拟机转化成特定CPU架构的机器码。也正是因为这一中间物，java才有所谓的跨平台。在windows平台上编译好的字节码，copy到linux平台后，经过为linux而设计的Java虚拟机解释后即可执行。跨平台这一特征，是通过字节码和JVM来实现的。因此，想搞清楚java程序到底是如何运行的，重点在于弄明白字节码是如何被转化成跟CPU架构相关的机器码然后被执行的。也就是要理解JVM到底是如何工作的。

Java这一语言的执行过程也遵循这样的过程：源代码--->机器码。 但是，从源代码到机器码之间，究竟经过什么样的过程，则是Java独一无二的了。宽泛地讲，Java源代码(.java)经过java编译器(javac.exe)编译之后，并没有直接转化为机器码，而是转化成一种中间格式，成为字节码(.class)，字节码再经过java虚拟机转化成特定CPU架构的机器码。也正是因为这一中间物，java才有所谓的跨平台。在windows平台上编译好的字节码，copy到linux平台后，经过为linux而设计的Java虚拟机解释后即可执行。跨平台这一特征，是通过字节码和JVM来实现的。因此，想搞清楚java程序到底是如何运行的，重点在于弄明白字节码是如何被转化成跟CPU架构相关的机器码然后被执行的。也就是要理解JVM到底是如何工作的。

这里我们简单分析一下我们的第一个应用程序，其中涉及到很多没有接触过的概念，大家可先阅读以下，以后会详细讲解。重点是理解java的运行原理。

一、分析程序

1、符号 /* */ 指示中间的语句是该程序中的注释。多行注释以 /* 开始，以 */ 结束。单行注释以 // 开始，以行末结束

java文档注释使用/** */。

2、关键字 class 声明类的定义，还帮助编译器理解它是一个类的声明。

3、整个类及其所有成员都是在一对大括号中（即 { 和 } 之间）定义的。它们标志着类定义块的开始和结束。

4、程序从 main( ) 方法开始执行。

5、关键字 public 是一个访问说明符，控制类成员的可见度和作用域。

6、关键字 static 允许调用 main( ) 方法，而无需创建类的实例。

7、关键字 void 告诉编译器 main( ) 方法在执行时不返回任何值。

8、main( )方法是所有Java 应用程序的起始点。

9、args[ ]是String类型的数组。

10、println( )方法通过 System.out 显示作为参数传递给它的字符串。

二、运行原理

1、java虚拟机JVM。JVM是java语言最大的特点，java的优缺点也是缘于JVM技术。JVM是一个可运行Java字节码的虚拟计算机系统。它有一个解释器组件，可以实现Java字节码和计算机操作系统之间的通信。还包括一组寄存器、一个栈、一个垃圾回收堆和一个存储方法域。 JVM屏蔽了与具体操作系统平台相关的信息，使Java程序只需生成在Java虚拟机上运行的字节码，就可以在多种平台上不加修改地运行。这个也是java最大的特色跨平台性，也就是一处编写，处处运行。JVM在执行字节码时，实际上最终还是把字节码解释成具体平台上的机器指令执行。编译虚拟机的指令集与编译微处理器的指令集非常类似。这就是java最受人批评的一个地方，运行在JVM上面当然没有直接运行在操作系统上快。所以有人总是说java的运行速度比不上C语言。

2、java程序的运行原理。

三、常见的问题

1、javac不是内部命令 或者可执行文件

在DOC命令下，可以运行Java命令，但是在编译源代码时却不能运行javac命令，并提示“javac不是内部命令 或者可执行文件”，出现这种情况一般是由于Path的环境变量的路径有问题。因为我们输入的任何命令，操作系统都会根据Path设定的路径去找这些命令，如果找不到就会出现这个错误，特别注意的是最后的分号要写上。

3、语法错误。例如：类名和文件名不一致，英文关键字的大小写问题没有注意。还得注意标点符号不能使用中文符等。

4、java命令不能运行class

javac能正常编译，但是在输入 java helloWorld运行是去报出了下面一行代码提示。

“Exception in thread "main" java.lang.NoClassDefFoundError: Hello World”提示

根据提示，意思是找不到class文件。这个问题应该就是是classpath环境变量配置不对，检查你的classpath的设置，注意一些特殊的符号。然后重启DOS再试一次。

发送你要查询的内容的编号给我！我将为你解答！例如发送：1.1

第一天、java开发环境的搭建和第一个java程序的运行:

1.1jdk的安装

1.2第一个java程序——hello world

1.3java的运行原理

1.4集成开发环境(IDE)介绍

第二天、变量、数据类型和运算符:

2.1变量的声明和数据类型

2.2基本数据类型的变量

2.3Java的表达式和运算符

2.4运算符的优先级别

第三天、程序流程控制:

3.1条件判断

3.2循环结构

3.3多重循环和break、continue语句

3.4数组

第四天、面向对象（1）:

4.1面向对象的基本概念

4.2属性和普通方法

4.3构造方法

4.4包

第五天、面向对象（2）:

5.1继承

5.2多态

5.3访问修饰符

5.4static和final修饰符

第六天、面向对象（3）:

6.1abstract抽象类

6.2接口

6.3问题总结；值传参，对象作为参数时的值传参

第七天、字符串(String)对象和数学(Math)对象:

7.1String字符串

7.2StringBuffer和StringBuilder

7.3Math类

第八天、java的异常处理:

8.1异常的基本概念和处理流程

8.2各种常见的异常

8.3异常的嵌套和级联

8.4自定义异常和throw、throws的使用。

第九天、java的工具(Util)包（1）:

9.1Date类

9.2Calendar类

9.3Random随机数类

9.4ArrayList

9.5LinkedList

第十天、java的工具(Util)包（2）:

10.1Set接口，HashSet实现

10.2TreeSet介绍

10.3Map接口和HashMap实现

10.4properties属性文件

第十一天、java的输入/输出(IO)包（1）:

11.1File文件的基本操作

11.2字节流

11.3字符流

第十二天、java的输入/输出(IO)包（2）:

12.1带缓冲的流

12.2datainputstream和dataoutputstream

12.3randomaccessfile

第十三天、java的输入/输出(IO)包（3）:

13.1serializable序列化

13.2压缩与解压（1）

13.3压缩与解压（2）

第十四天、线程:

14.1线程概念和两种实现方法

14.2线程示例和传参问题

14.3线程的同步

14.4死锁

第十五天、swing的简单介绍:

15.1swing的入门

15.2实例讲解

15.3控件、事件处理和布局介绍

15.4弹出框和多个窗口之间的切换

第十六天、网络编程——socket的认识:

16.1网络相关理论基础

16.2URL类统一资源定位和Inetaddress类简介

16.3socket的通讯

16.4使用多线程监听多客户端

第十七天、多人聊天系统:

17.1项目概述和界面设计

17.2服务器端的实现

17.3客户端实现