API层虚拟机的典型代表是开源项目Wine，它构造了一个Windows用户态应用程序和其它操作系统之间的适配层（Adapter Layer），当这些应用程序需要在其他操作系统下调用一个Win32 API函数时，Wine将把该调用转换成相应操作系统下对该函数的模拟实现。

Wine系统在整个运行环境中起到的作用可以从三个角度理解。

l  从Windows应用程序的角度看，Wine为其提供了Windows软件运行环境的模拟，不过这并不是对处理器指令的模拟，而是对Win32 API函数的模拟。

l  从Linux及其内核的角度看，Wine形成Linux内核与Windows应用程序之间的一个中间层。它一方面为Windows应用程序提供了一套完整的动态链接库（Dynamic Link Library，DLL），一方面将应用程序和动态链接库中对Windows的系统调用转换成具有相似语义的Linux的系统调用。

l  从Windows的动态连接库和服务进程的角度来看，Wine是Windows关键组件以模拟方式在Linux上实现的移植。

图1  Wine体系结构

Wine未包含任何Linux内核模块，即Wine所有的组件均是在用户态实现的。Wine需要在Linux用户态下基于Linux系统调用来模拟实现Windows的系统调用。然而，系统调用类似于函数调用，要让两个这样的“函数调用”在调用上下文、输入参数、函数语义和返回结果等各方面都完全一致是非常困难的。为了在用户态弥补这一语义鸿沟，Wine引入了Wine Server这一服务进程。

如图1所示，Wine构造了Windows应用软件与Linux内核之间的适配层，主要包括了一个Wine服务进程（Wine Server）和一组Windows动态连接库。此外，Wine对用户界面API的模拟仍依赖于X Server。在运行Windows应用程序时，Wine需要与三个进程交互：

l  Windows应用程序进程。该进程对Windows API函数调用均经由Wine所提供的各种动态连接库逐层向下转发，直至Linux内核系统调用。在Wine内部，这个进程需要通过套接字（socket）和管道（pipe）接口与Wine服务进程通信，以调用Wine服务进程提供的系统功能并接受服务进程的管理。Wine上运行的Windows应用程序进程是从Wine的作业载入程序wine迁移过来的，wine为该应用程序的运行建立起与Wine服务进程的连接之后载入目标程序，最后转入目标程序的入口函数（WinMain函数）开始运行。

l  Wine服务进程。该进程提供Windows进程间通信与同步的手段、Windows进程与线程管理、注册表服务、各种Win32对象的管理等。Wine服务进程对进程、进程间通信等的管理与Linux内核所提供的相关服务并不冲突，因此只提供了Linux内核中不存在或者与Windows内核不兼容的部分。Wine服务进程实际是在为Windows应用程序提供远地过程调用（Remote Procedure Call，RPC）。可以说，Wine服务进程是整个Wine平台的核心，通过该服务进程，Wine在用户空间构造了一个虚拟的“Windows内核”。Wine服务进程的目的实际就是在用户态弥补Windows内核与其他操作系统内核的差异，尽管远程过程调用的方式带来了一定程度的性能下降，但也避免了修改Linux内核带来的潜在不稳定因素。