Java字節碼中jvm實例用法

要想使Java運行,我們可以設計一個面向Java語言特性的虛擬機,並通過編譯器將Java程序轉換為它可以識別的指令序列,也稱為Java字節碼。由於Java字節碼指令的操作碼被固定為一個字節,所以它的名字就這樣命名瞭。本篇要帶來的是Java字節碼中jvm的使用,主要分為兩個操作視角,一起來看看具體內容吧。

1、虛擬機視角

在執行Java代碼時,首先需要將編譯後的class文件裝入Java虛擬機。裝入的Java類將存儲在方法區(MethodArea)中。虛擬機會在實際運行時執行方法區內的代碼。JavaVirtualMachines將堆和棧分割為內存,以存儲運行時數據。JavaVirtualProfessional將棧細分為面向Java方法的Java方法棧、面向本地方法(用C++寫的native方法)的本地方法棧和存放各個線程執行位置的PC寄存器。

該調用將進入Java方法,而Java虛擬機會將在當前線程的Java方法棧中生成用於存儲本地變量和字節碼操作數的棧幀。該棧幀的大小是事先計算好的,並且Java虛擬機不需要連續地在內存空間中分佈棧幀。Java虛擬機在退出當前執行的方法時,無論是正常還是異常,都將彈出當前線程的當前棧幀,並放棄該幀。

2、硬件視角

Java字節代碼不能直接執行,因此Java虛擬機需要將字節代碼翻譯成機器代碼。在HotSpot中,翻譯過程有兩種形式

1、是說明執行,把字節代碼翻譯成機器代碼執行

2、是即時編譯(Just-In-Timecompilation、JIT),將一種方法包含的所有字節代碼編譯成機器代碼後執行。

前者的優勢是不需要等待編譯,後者的優勢是實際運行速度更快。

知識點擴充:

作為一個Java開發者,對技術的追求而不僅僅停留在會用API,會寫基本功能上,要想在技術上有更高的造詣,就需要深入到原理層面去認識代碼運行的機制。因此,本文從class字節碼文件的結構入手,一步步來解剖二進制字節碼的內部工作原理,這對深入理解JVM的運行機制大有裨益,同時,對於想要使用BCEL來動態改變Class字節碼指令的工作也很有幫助(示例:JVM Class字節碼之三-使用BCEL改變類屬性)。

什麼是Class文件

Java字節碼類文件(.class)是Java編譯器編譯Java源文件(.java)產生的“目標文件”。它是一種8位字節的二進制流文件, 各個數據項按順序緊密的從前向後排列, 相鄰的項之間沒有間隙, 這樣可以使得class文件非常緊湊, 體積輕巧, 可以被JVM快速的加載至內存, 並且占據較少的內存空間(方便於網絡的傳輸)。

Java源文件在被Java編譯器編譯之後, 每個類(或者接口)都單獨占據一個class文件, 並且類中的所有信息都會在class文件中有相應的描述, 由於class文件很靈活, 它甚至比Java源文件有著更強的描述能力。

class文件中的信息是一項一項排列的, 每項數據都有它的固定長度, 有的占一個字節, 有的占兩個字節, 還有的占四個字節或8個字節, 數據項的不同長度分別用u1, u2, u4, u8表示, 分別表示一種數據項在class文件中占據一個字節, 兩個字節, 4個字節和8個字節。 可以把u1, u2, u3, u4看做class文件數據項的“類型” 。

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