Java虛擬機是運行java程序的載體。每一個java程序，都會啓動一個單獨的Java虛擬機。虛擬機之間有自己獨立的空間，相互之間不會干擾。那麼，java程序的class文件是如何在虛擬機上運行的呢？我們先了解一下Java虛擬機的體系結構，以及其工作原理。
Java虛擬機的體系結構圖
1.類裝載器
負責查找並裝載類型。Java虛擬機提供兩種類裝載器：Java虛擬機中的啓動類裝載器；java程序中的自定義類裝載器。自定義類裝載器必須繼承java.lang.ClassLoader，是普通的java對象。每個被裝載的類，不管是被啓動類裝載器裝載，還是被自定義類裝載器裝載，Java虛擬機都會創建一個java.lang.Class類的實例來表示該類。自定義類裝載器和Class類的實例都存儲在堆區，而類的信息存儲在方法區。
類裝載器裝載類的流程：
裝載：查找並裝載類的class文件
連接：驗證類的正確性；爲類變量分配內存，並初始化爲默認值；符號引用轉換爲直接引用
初始化：把類變量初始化爲正確初始值。
2.方法區
存儲從class文件中裝載的類的基本信息，是類在內存中的一種狀態。如何將類從class文件中的狀態映射到內存的方法區中狀態，涉及到Java虛擬機中非常重要的一部分，那就是連接模型。這部分比較複雜，以後再單獨介紹。
方法區中類的信息主要包括：
類的全限定名：類Object的全限定名爲java.lang.Object
類的直接父類的全限定名
該類是類類型還是接口類型
類的修飾符
類直接實現的接口的全限定名列表
類的常量池：所有常量有序集合，包括直接常量和符號引用，都是通過索引訪問
字段信息和方法信息
類的靜態變量：只與類有關，與實例無關，在方法區爲其分配存儲空間
3. 堆
存儲運行時所創建的類的對象實例和數組。在java中，數組也是對象，也有對應的Class實例。不管數組的長度是多少，所有相同維度和類型的數組共用同一個Class實例。垃圾回收主要對該部件進行操作。
4. 棧
每個線程都有自己獨立的java棧，用棧幀的形式來保存線程的執行狀態。線程每調用一個方法，就會在該線程的java棧中壓入一個棧幀，存儲該方法的參數、局部變量、中間運算結果等數據。
5.執行引擎
Java虛擬機的實現核心，定義指令集。每個線程都是一個獨立的執行引擎實例，它要麼執行字節碼指令，要麼執行本地方法。
6.本地方法接口
爲Java程序調用本地方法提供的接口，爲了可移植性和發揮主機平臺的功能。Sun的本地方法接口是JNI（Java Native Interface）。
以上部件在每個Java虛擬機中，只有一個，所有線程都會共享它們。因此，必須考慮多線程在同時訪問它們的同步問題。