Java字节码中jvm实例用法

要想使Java运行,我们可以设计一个面向Java语言特性的虚拟机,并通过编译器将Java程序转换为它可以识别的指令序列,也称为Java字节码。由于Java字节码指令的操作码被固定为一个字节,所以它的名字就这样命名了。本篇要带来的是Java字节码中jvm的使用,主要分为两个操作视角,一起来看看具体内容吧。

1、虚拟机视角

在执行Java代码时,首先需要将编译后的class文件装入Java虚拟机。装入的Java类将存储在方法区(MethodArea)中。虚拟机会在实际运行时执行方法区内的代码。JavaVirtualMachines将堆和栈分割为内存,以存储运行时数据。JavaVirtualProfessional将栈细分为面向Java方法的Java方法栈、面向本地方法(用C++写的native方法)的本地方法栈和存放各个线程执行位置的PC寄存器。

该调用将进入Java方法,而Java虚拟机会将在当前线程的Java方法栈中生成用于存储本地变量和字节码操作数的栈帧。该栈帧的大小是事先计算好的,并且Java虚拟机不需要连续地在内存空间中分布栈帧。Java虚拟机在退出当前执行的方法时,无论是正常还是异常,都将弹出当前线程的当前栈帧,并放弃该帧。

2、硬件视角

Java字节代码不能直接执行,因此Java虚拟机需要将字节代码翻译成机器代码。在HotSpot中,翻译过程有两种形式

1、是说明执行,把字节代码翻译成机器代码执行

2、是即时编译(Just-In-Timecompilation、JIT),将一种方法包含的所有字节代码编译成机器代码后执行。

前者的优势是不需要等待编译,后者的优势是实际运行速度更快。

知识点扩充:

作为一个Java开发者,对技术的追求而不仅仅停留在会用API,会写基本功能上,要想在技术上有更高的造诣,就需要深入到原理层面去认识代码运行的机制。因此,本文从class字节码文件的结构入手,一步步来解剖二进制字节码的内部工作原理,这对深入理解JVM的运行机制大有裨益,同时,对于想要使用BCEL来动态改变Class字节码指令的工作也很有帮助(示例:JVM Class字节码之三-使用BCEL改变类属性)。

什么是Class文件

Java字节码类文件(.class)是Java编译器编译Java源文件(.java)产生的“目标文件”。它是一种8位字节的二进制流文件, 各个数据项按顺序紧密的从前向后排列, 相邻的项之间没有间隙, 这样可以使得class文件非常紧凑, 体积轻巧, 可以被JVM快速的加载至内存, 并且占据较少的内存空间(方便于网络的传输)。

Java源文件在被Java编译器编译之后, 每个类(或者接口)都单独占据一个class文件, 并且类中的所有信息都会在class文件中有相应的描述, 由于class文件很灵活, 它甚至比Java源文件有着更强的描述能力。

class文件中的信息是一项一项排列的, 每项数据都有它的固定长度, 有的占一个字节, 有的占两个字节, 还有的占四个字节或8个字节, 数据项的不同长度分别用u1, u2, u4, u8表示, 分别表示一种数据项在class文件中占据一个字节, 两个字节, 4个字节和8个字节。 可以把u1, u2, u3, u4看做class文件数据项的“类型” 。

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