首先我們要理解什么是跨平臺(tái)，所謂的跨平臺(tái)就是JAVA寫的一份代碼可以在任意的操作系統(tǒng)平臺(tái)上運(yùn)行。

為什么跨平臺(tái)會(huì)成為一個(gè)問題呢？因?yàn)槊恳粋€(gè)操作系統(tǒng)平臺(tái)支持不同的指令集我們所寫的代碼經(jīng)過編譯之后只能適用于一個(gè)平臺(tái)，換一個(gè)平臺(tái)就不支持了。而JAVA完美的解決了這個(gè)問題。

Java的一大特色就是“write once, run anywhere”即“一次編譯，到處運(yùn)行”。就是說你不用專門為每個(gè)平臺(tái)寫一份代碼，你寫的Java程序在任何平臺(tái)都能跑起來。

它的實(shí)現(xiàn)原理是在系統(tǒng)層面上又增加了一層虛擬機(jī)（Java Virtual Machine，簡(jiǎn)稱JVM），且為每個(gè)平臺(tái)都定制了對(duì)應(yīng)的虛擬機(jī)。然后Java程序是在虛擬機(jī)上跑的，因此平臺(tái)無關(guān)。

Java的運(yùn)行流程是：程序員寫了源代碼（Source Code，.java后綴，跨平臺(tái)），然后經(jīng)過編譯器編譯成字節(jié)碼（Byte Code，.class后綴，二進(jìn)制文件），字節(jié)碼是所有虛擬機(jī)都能理解的中間文件。然后交給虛擬機(jī)（每個(gè)平臺(tái)都有對(duì)應(yīng)的虛擬機(jī)）去運(yùn)行。

所以對(duì)“write once, run anywhere”更準(zhǔn)確的理解是，“一次編譯，到處裝虛擬機(jī)，所以到處運(yùn)行”。

整個(gè)流程如下圖所示。

java virtual machine

Java跨平臺(tái)的原理
Java的跨平臺(tái)是通過Java虛擬機(jī)（JVM）來實(shí)現(xiàn)的。
Java源文件的編譯過程
Java應(yīng)用程序的開發(fā)周期包括編譯、下載、解釋和執(zhí)行幾個(gè)部分。Java編譯程序?qū)ava源程序翻譯為JVM可執(zhí)行代碼—字節(jié)碼。這一編譯過程同C/C++的編譯有些不同。當(dāng)C編譯器編譯生成一個(gè)對(duì)象的代碼時(shí)，該代碼是為在某一特定硬件平臺(tái)運(yùn)行而產(chǎn)生的。因此，在編譯過程中，編譯程序通過查表將所有對(duì)符號(hào)的引用轉(zhuǎn)換為特定的內(nèi)存偏移量，以保證程序運(yùn)行。Java編譯器卻不將對(duì)變量和方法的引用編譯為數(shù)值引用，也不確定程序執(zhí)行過程中的內(nèi)存布局，而是將這些符號(hào)引用信息保留在字節(jié)碼中，由解釋器在運(yùn)行過程中創(chuàng)建內(nèi)存布局，然后再通過查表來確定一個(gè)方法所在的地址。這樣就有效的保證了Java的可移植性和安全性。
Java解釋器的執(zhí)行過程
運(yùn)行JVM字節(jié)碼的工作是由解釋器來完成的。解釋執(zhí)行過程分三步進(jìn)行：代碼的裝入、代碼的校驗(yàn)和代碼的執(zhí)行。裝入代碼的工作由“類裝載器”（class loader）完成。類裝載器負(fù)責(zé)裝入運(yùn)行一個(gè)程序需要的所有代碼，這也包括程序代碼中的類所繼承的類和被其調(diào)用的類。當(dāng)類裝載器裝入一個(gè)類時(shí)，該類被放在自己的名字空間中。除了通過符號(hào)引用自己名字空間以外的類，類之間沒有其他辦法可以影響其它類。在本臺(tái)計(jì)算機(jī)上的所有類都在同一地址空間內(nèi)，而所有從外部引進(jìn)的類，都有一個(gè)自己獨(dú)立的名字空間。這使得本地類通過共享相同的名字空間獲得較高的運(yùn)行效率，同時(shí)又保證它們與從外部引進(jìn)的類不會(huì)相互影響。當(dāng)裝入了運(yùn)行程序需要的所有類后，解釋器便可確定整個(gè)可執(zhí)行程序的內(nèi)存布局。解釋器為符號(hào)引用同特定的地址空間建立對(duì)應(yīng)關(guān)系及查詢表。通過在這一階段確定代碼的內(nèi)存布局，Java很好地解決了由超類改變而使子類崩潰的問題，同時(shí)也防止了代碼對(duì)地址的非法訪問。
隨后，被裝入的代碼由字節(jié)碼校驗(yàn)器進(jìn)行檢查。校驗(yàn)器可發(fā)現(xiàn)操作數(shù)棧溢出，非法數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換等多種錯(cuò)誤。通過校驗(yàn)后，代碼便開始執(zhí)行了。
Java字節(jié)碼的兩種執(zhí)行方式
1、即時(shí)編譯方式：解釋器先將字節(jié)碼編譯成機(jī)器碼，然后再執(zhí)行該機(jī)器碼。
2、解釋執(zhí)行方式：解釋器通過每次解釋并執(zhí)行一小段代碼來完成Java字節(jié)碼程 序的所有操作。
　　通常采用的是第二種方法。由于JVM規(guī)格描述具有足夠的靈活性，這使得將字節(jié)碼翻譯為機(jī)器代碼的工作具有較高的效率。對(duì)于那些對(duì)運(yùn)行速度要求較高的應(yīng)用程序，解釋器可將Java字節(jié)碼即時(shí)編譯為機(jī)器碼，從而很好地保證了Java代碼的可移植性和高性能。
JVM規(guī)格描述
JVM的設(shè)計(jì)目標(biāo)是提供一個(gè)基于抽象規(guī)格描述的計(jì)算機(jī)模型，為解釋程序開發(fā)人員提供很好的靈活性，同時(shí)也確保Java代碼可在符合該規(guī)范的任何系統(tǒng)上運(yùn)行。JVM對(duì)其實(shí)現(xiàn)的某些方面給出了具體的定義，特別是對(duì)Java可執(zhí)行代碼，即字節(jié)碼(Bytecode)的格式給出了明確的規(guī)格。這一規(guī)格包括操作碼和操作數(shù)的語法和數(shù)值、標(biāo)識(shí)符的數(shù)值表示方式、以及Java類文件中的Java對(duì)象、常量緩沖池在JVM的存儲(chǔ)映象。這些定義為JVM解釋器開發(fā)人員提供了所需的信息和開發(fā)環(huán)境。Java的設(shè)計(jì)者希望給開發(fā)人員以隨心所欲使用Java的自由。
JVM是為Java字節(jié)碼定義的一種獨(dú)立于具體平臺(tái)的規(guī)格描述，是Java平臺(tái)獨(dú)立性的基礎(chǔ)。
Java程序執(zhí)行與C/C++程序執(zhí)行的對(duì)比分析
如果把Java源程序想象成我們的C++源程序，Java源程序編譯后生成的字節(jié)碼就相當(dāng)于C++源程序編譯后的80x86的機(jī)器碼（二進(jìn)制程序文件），JVM虛擬機(jī)相當(dāng)于80x86計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，Java解釋器相當(dāng)于80x86CPU。在80x86CPU上運(yùn)行的是機(jī)器碼，在Java解釋器上運(yùn)行的是Java字節(jié)碼。
Java解釋器相當(dāng)于運(yùn)行Java字節(jié)碼的“CPU”，但該“CPU”不是通過硬件實(shí)現(xiàn)的，而是用軟件實(shí)現(xiàn)的。Java解釋器實(shí)際上就是特定的平臺(tái)下的一個(gè)應(yīng)用程序。只要實(shí)現(xiàn)了特定平臺(tái)下的解釋器程序，Java字節(jié)碼就能通過解釋器程序在該平臺(tái)下運(yùn)行，這是Java跨平臺(tái)的根本。當(dāng)前，并不是在所有的平臺(tái)下都有相應(yīng)Java解釋器程序，這也是Java并不能在所有的平臺(tái)下都能運(yùn)行的原因，它只能在已實(shí)現(xiàn)了Java解釋器程序的平臺(tái)下運(yùn)行。