Java體系結構包括四個獨立但相關的技術：
- Java程序設計語言。
- Java class文件格式。
- Java應用編程接口（API）。
- Java虛擬機。
當編寫並運行一個Java程序時，就同時體驗了這四種技術。用Java編寫語言編寫源代碼，把它編譯成Java class文件，然後再在Java虛擬機中運行class文件。當編寫程序時，通過調用類（這些類實現了Java API）中的方法來訪問系統資源（如：I/O）。當程序運行的時候，它通過調用class文件中實現了Java API的方法來滿足程序的Java API調用。如下圖：
Java虛擬機和Java API一起組成了一個“平臺”，所有java程序都在這個上面編譯。java虛擬機和Java API的組合除了被稱爲java運行時系統之外，還稱爲Java平臺。java程序可以在不同的計算機上運行，這是因爲Java平臺自己可以用軟件實現。
一、java虛擬機
java虛擬機的主要任務是裝載class文件並且執行其中的字節碼，如下圖可以看到，java虛擬機包含一個類裝載器（class loader），它可以從程序和API中裝載class文件。java API中只有程序執行時需要的那些類纔會被裝載。字節碼由執行引擎來執行。
當Java虛擬機是由主機操作系統上的軟件實現的時候，Java程序通過調用本地方法（native method）和主機交互。Java中有兩種方法：Java方法和本地方法。Java方法是由Java語言編寫的，編譯成字節碼，存儲在class文件中的。本地方法是由其他語言（如C，C++或者彙編語言）編寫的，編譯成和處理器相關的機器代碼。本地方法保持在動態鏈接庫中，格式是各個平臺專有的。Java方法是與平臺無關的，但是本地方法是和平臺密切相關的。運行中的Java程序調用本地方法時，虛擬機加載包含這個本地方法的動態庫，並調用這個方法。在下圖中可以看到，本地方法是聯繫Java程序和底層主機操作系統的連接方法。
二、類加載器的體系結構
一個Java應用程序可以使用兩種類加載器：“啓動”（bootstrap）和用戶自定義類加載器。啓動類加載器是Java虛擬機實現的一部分。啓動類加載器通常使用某種默認方式從本地磁盤中加載類，包括Java API的類（啓動類加載器也稱爲原始類加載器、系統類加載器或者默認類加載器）。java應用程序能夠在運行時安裝用戶自定義的類加載器，這種類加載器能使用自定義的方式來加載類，用戶自定義類加載器使用Java編寫，能夠被編譯爲class文件，能有被虛擬機加載，還能夠像其他對象一樣實例化，是運行中的java應用程序可執行代碼的一部分。
由於有了用戶自定義類加載器，所以不必再編譯時就知道運行中的Java應用程序中最終會加入的所有的類，這樣使得在運行時擴展Java應用程序稱爲可能。當它運行時，應用程序能夠決定需要哪些額外的類，能夠決定一個或者更多用戶自定義的類加載器來加載。由於類加載器是使用java編寫的，所以能用任何Java代碼中可以表述的風格來進行類的加載。這些類可以通過網絡下載，可以從數據庫中獲取，也可以動態生成。例如asm，cglib等都是動態生成字節碼的庫，aop、OSGI就是具體的使用。
三、Java class 文件
java class文件是可以允許在任何支持java虛擬機的硬件平臺和操作系統上的二進制文件，所謂“一次編譯，到處運行”，二進制文件扮演着重要角色。java編譯後生成的class文件跟具體的硬件平臺和操作系統無關，這樣二進制文件就可以在支持java虛擬機的任何平臺執行，來保證java程序跟平臺無關性。
四、java API
Java API是運行庫的集合，它提供一套訪問主機系統資源的標準方法。編寫Java程序時，任何時候都需要引用到java API class 文件；運行時，虛擬機加載程序class文件所使用的java API class文件；所有被加載的class文件（包括從應用程序中和從Java API 中提取的）和所有已加載的動態庫（包含本地方法）共同組成了在java虛擬機上運行的整個程序。前面說過java程序的class 文件跟平臺無關，而java API 的class文件跟平臺密切相關，在一個平臺能夠支持Java程序以前，必須在這個特定的平臺上明確地實現API的功能。爲了訪問主機上的本地資源，Java API調用了本地方法，這樣java程序就不用再調用它們了。通過這種方法，Java API class文件爲底層主機提供了具有平臺無關性的、標準接口的java程序。對java程序而言，無論平臺如何，Java API都會提供相同的表現和可預測的行爲。正式由於在每個特定的平臺上都明確地實現了Java虛擬機和Java API ,因此java程序本身就能夠成爲具有平臺無關性的程序。如下圖表示一個與平臺無關性的程序。
