JAVA程序运行原理分析

【主题】

JAVA程序运行原理分析

【信息】

class文件内容

字节码，开头包含一个0xcafebabe(16进制)特殊的一个标志

魔数cafebabe来源可参考WIKI百科: Java_class_file

class文件可用二进制软件查看，比如ultraedit，我用notepad++的ansi转hex看不出来开头的魔数，应该是原来class文件是windows1252编码问题。

JVM运行时数据区

线程共享（所有线程能访问这块内存数据，随虚拟机或者GC而创建和销毁）部分：

• 方法区：存放class的一些信息，类信息、常量、静态变量、编译后的代码等数据
• 堆内存：对象实例的存放，垃圾回收主要管理。细分为：老年代、新生代（Eden、From Survivor、To Survivor）。如果满了oom。

最近看到一篇文章-Linux与JVM的内存关系分析，分析内存泄漏问题，应该能更好地理解堆内存吧。

线程独占（每个线程都会有它独立的空间，随线程生命周期而创建和销毁）部分：

• 虚拟机栈
• 本地方法栈
• 程序计数器

不用深入了解底层，有兴趣自行去了解。
底层：执行引擎->本地库接口->本地方法库

虚拟机栈

概念：每个线程都在这个空间有一个私有的空间

• 线程栈由多个栈帧（Stack Frame）组成
• 一个线程会执行一个以上方法，一个方法对应一个栈帧
• 栈帧包含：局部变量表、操作数栈、动态链接、方法返回地址、附加信息等。
• 栈内存默认最大是1M，超出则抛出StackOverflowError

本地方法栈

和虚拟机栈类似，只是执行的方法不同。虚拟机栈是为虚拟机执行JAVA方法而准备的，本地方法栈是为虚拟机使用Native本地方法而准备的。

虚拟机规范没有规定具体的实现

程序计数器(Program Counter Register)

记录当前线程执行字节码的位置，存储的是字节码指令地址，如果执行Native方法，则计数器为空。

查看class文件内容

javap -v Demo1.class>Demo1.txt

输出所有的class信息到Demo1.txt

class内容-版本号/访问控制

major version: 52，版本号规则：JDK5，6，7，8分别对应49，50，51，52

访问标志表要记住

class内容-常量池

跟字符串常量池不一样，这个是编译之后类里面包含的一些静态常量，比如方法名称

class内容-构造方法

没有定义构造函数时，会有隐式的无参构造函数

class内容-程序入口main方法

stack=3, locals=4, args_size=1本地变量数量，参数数量，方法对应栈帧中操作数栈的深度。

javap翻译出来的是操作符，class文件内存储的是指令码。

程序完整运行分析（一）

加载信息到方法区，运行时常量池：字符串常量

HotSpot虚拟机：

• 1.7和之前称为永久代
• 1.8开始称为元数据空间

程序完整运行分析（二）

JVM创建线程来执行代码，在虚拟机栈、程序计数器内存区域中创建线程独占的空间。

• 虚拟机栈：Thread（栈帧）
• 程序计数器：Thread执行位置-字节码指令地址

程序完整运行分析（三）

虚拟机栈：
main方法栈帧：

• 本地变量表：赋值给变量
• 操作数栈：入栈和出栈

程序计数器：当前线程执行位置

所谓的指令码执行，它就是对栈帧里面的本地变量表、操作数栈以及栈帧的一些信息进行不断的操作，以及多个栈帧交替执行，达到了程序运行的最终效果

结语

JVM运行原理中更底层实现，针对不同的操作系统或者处理器，会有不同的实现-这也是Java能够实现“一处编写，处处运行”的原理

【思考】

详细讲解了JVM运行java代码的原理，知其然还要知其所以然。

• 但是了解这些有什么用呢？

【行动/反馈】

去百度查下思考的问题？

• 性能优化：懂原理, 才能真正的对代码进行优化, 提升程序的性能和效率

【钩子】

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