從宏觀上介紹壹下Java虛擬機的工作原理。從最初編寫的Java源文件（.java文件）是如何壹步步執行的，如下圖所示，首先Java源文件經過前端編譯器（javac或ECJ）將.java文件編譯為Java字節碼文件，然後JRE加載Java字節碼文件，載入系統分配給JVM的內存區，然後執行引擎解釋或編譯類文件，再由即時編譯器將字節碼轉化為機器碼。主要介紹下圖中的類加載器和運行時數據區兩個部分。
（1）類加載指將類的字節碼文件（.class）中的二進制數據讀入內存，將其放在運行時數據區的方法區內，然後在堆上創建java.lang.Class對象，封裝類在方法區內的數據結構。類加載的最終產品是位於堆中的類對象，類對象封裝了類在方法區內的數據結構，並且向JAVA程序提供了訪問方法區內數據結構的接口。如下是類加載器的層次關系圖。
啟動類加載器（BootstrapClassLoader）：在JVM運行時被創建，負責加載存放在JDK安裝目錄下的jre\lib的類文件，或者被-Xbootclasspath參數指定的路徑中，並且能被虛擬機識別的類庫（如rt.jar，所有的java.*開頭的類均被Bootstrap ClassLoader加載）。啟動類無法被JAVA程序直接引用。
擴展類加載器（Extension ClassLoader）：該類加載器負責加載JDK安裝目錄下的\jre\lib\ext的類，或者由java.ext.dirs系統變量指定路徑中的所有類庫，開發者也可以直接使用擴展類加載器。
應用程序類加載器（AppClassLoader）：負責加載用戶類路徑（Classpath）所指定的類，開發者可以直接使用該類加載器，如果應用程序中沒有定義過自己的類加載器，該類加載器為默認的類加載器。
用戶自定義類加載器（User ClassLoader）：JVM自帶的類加載器是從本地文件系統加載標準的java class文件，而自定義的類加載器可以做到在執行非置信代碼之前，自動驗證數字簽名，動態地創建符合用戶特定需要的定制化構建類，從特定的場所（數據庫、網絡中）取得java class。
註意如上的類加載器並不是通過繼承的方式實現的，而是通過組合的方式實現的。而JAVA虛擬機的加載模式是壹種委派模式，如上圖中的1-7步所示。下層的加載器能夠看到上層加載器中的類，反之則不行。類加載器可以加載類但是不能卸載類。說了壹大堆，還是感覺需要拿點代碼說事。
首先先定義自己的類加載器MyClassLoader，繼承自ClassLoader，並覆蓋了父類的findClass(String name)方法，如下：
利用定義的類加載器加載指定的字節碼文件，如通過MyClassLoader加載C:\\Users\\Administrator\\下的Test.class字節碼文件，代碼如下所示：
（2）運行時數據區
字節碼的加載第壹步，其後分別是認證、準備、解析、初始化，那麽這些步驟又具體做了哪些工作，如下圖所示：
（3）如下將介紹運行時數據區，主要分為方法區、Java堆、虛擬機棧、本地方法棧、程序計數器。其中方法區和Java堆壹樣，是各個線程***享的內存區域，而虛擬機棧、本地方法棧、程序計數器是線程私有的內存區。
Java堆：Java堆是Java虛擬機所管理的內存中最大的壹塊，被進程的所有線程***享，在虛擬機啟動時被創建。該區域的唯壹目的就是存放對象實例，幾乎所有的對象實例都在這裏分配內存，隨著JIT編譯器的發展與逃逸分支技術逐漸成熟，棧上分配、標量替換等優化技術使得對象在堆上的分配內存變得不是那麽“絕對”。Java堆是垃圾收集器管理的主要區域。由於現在的收集器基本都采用分代收集算法，所以Java堆中還可以分為老年代和新生代(Eden、From Survivor、To Survivor)。根據Java虛擬機規範，Java堆可以處於物理上不連續的內存空間，只要邏輯上連續即可。該區域的大小可以通過-Xmx和-Xms參數來擴展，如果堆中沒有內存完成實例分配，並且堆也無法擴展，將會拋出OutOfMemoryError異常。
方法區：用於存儲被Java虛擬機加載的類信息、常量、靜態變量、即時編譯器編譯後的代碼等數據。不同於Java堆的是，Java虛擬機規範對方法區的限制非常寬松，可以選擇不實現垃圾收集。但並非數據進入了方法區就“永久”存在了，這區域內存回收目標主要是針對常量池的回收和對類型的卸載。如果該區域內存不足也會拋出OutOfMemoryError異常。
常量池：這個名詞可能大家也經常見，是方法區的壹部分。Class文件除了有類的版本、字段、方法、接口等描述信息外，還有壹項信息就是常量池，用於存放編譯期生成的各種字面量和符號引用。Java虛擬機運行期間，也可能將新的常量放入常量池（如String類的intern()方法）。
虛擬機棧：線程私有，生命周期與線程相同。虛擬機棧描述的是Java方法執行的內存模型：每個方法在執行時都會創建壹個棧幀用於存儲局部變量表、操作數棧、動態鏈接、方法出口等信息。每個方法從調用直至執行完成的過程，就對應著壹個棧幀在虛擬機棧中入棧到出棧的過程。如果請求的站深度大於虛擬機所允許的深度，將拋出StackOverflowError異常，虛擬機棧在動態擴展時如果無法申請到足夠的內存，就會拋出OutOfMemoryError異常。
過最簡單的壹段代碼解釋壹下，程序在運行時數據區個部分的變化情況。
（4）通過編譯器將Test.java文件編譯為Test.class，利用javap -verbose Test.class對編譯後的字節碼進行分析，如下圖所示：
（5）看看運行時數據區的變化：