JAVA程序运行原理分析

class文件内容
class文件包含JAVA程序执行的字节码；数据严格按照格式紧凑排列在class文件中的二进制流，中间无任何分隔符；文件开头有一个0xcafebabe(16进制)特殊的一个标志。class文件是复杂格式，专门给JVM读里面的内容，人类阅读可以借助工具查看。

JVM运行时数据区

方法区：
JVM用来存储数据加载的类信息、常量、静态变量、编译后代码等数据。虚拟机规范中这是一个逻辑区划，具体实现根据不同的虚拟机来实现。如：oracle的HotSpot在java7中方法区放在永久代，java8放在元数据空间，并且通过GC机制对这个区域进行管理。
堆内存：
堆内存可以细分为：老年代、新生代（Eden、From Survivor、To Survivor）JVM启动时创建，存放对象的实例。垃圾回收器主要就是管理堆内存。如果满了，就会出现OutOfMemoryError。
虚拟机栈：
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或者多个方法，一个方法对应一个栈帧。栈帧内容包含：局部变量表、操作数栈、动态链接、方法返回地址以及附加信息等。栈内存默认最大是1M，超出则抛出StackOverflowError。
本地方法栈：
和虚拟机栈功能类似，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，由不同的虚拟机厂商去实现。HotSpot虚拟机中虚拟机栈和本地方法栈的实现方式是一样的。同样，超出大小以后也会抛出StackOverflowError。
程序计数器：
程序计数器（Program Countor Rigister）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，则计数器值为空。每一个线程都在这个空间有一个私有的空间，占用内存空间很少。CPU同一时间，只会执行一条线程中的指令。JVM多线程会轮流切换并分配CPU执行时间的方式。是为了线程切换后，需要通过程序计数器来恢复正确的执行位置。

查看class文件内容：

public class Demo1 {
    public static void  main(String[] args){
        int x=500;
        int y=100;
        int a=x/y;
        int b=50;
        System.out.println(a+b);
    }
}

//编译
javac Demo1.java
//javap查看内容
javap -v Demo1.class > Demo1.txt

版本号/访问控制：

public class Demo1
  minor version: 0//次版本号
  major version: 52//主版本号
  flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER//访问标志

版本号规则：JDK5，6，7，8分别对应49，50，51，52
class内容-常量池：

Constant pool:
   #1 = Methodref          #5.#14         // java/lang/Object."":()V
   #2 = Fieldref           #15.#16        // java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
   #3 = Methodref          #17.#18        // java/io/PrintStream.println:(I)V
   #4 = Class              #19            // Demo1
   #5 = Class              #20            // java/lang/Object
   #6 = Utf8               
   #7 = Utf8               ()V
   #8 = Utf8               Code
   #9 = Utf8               LineNumberTable
  #10 = Utf8               main
  #11 = Utf8               ([Ljava/lang/String;)V
  #12 = Utf8               SourceFile
  #13 = Utf8               Demo1.java
  #14 = NameAndType        #6:#7          // "":()V
  #15 = Class              #21            // java/lang/System
  #16 = NameAndType        #22:#23        // out:Ljava/io/PrintStream;
  #17 = Class              #24            // java/io/PrintStream
  #18 = NameAndType        #25:#26        // println:(I)V
  #19 = Utf8               Demo1
  #20 = Utf8               java/lang/Object
  #21 = Utf8               java/lang/System
  #22 = Utf8               out
  #23 = Utf8               Ljava/io/PrintStream;
  #24 = Utf8               java/io/PrintStream
  #25 = Utf8               println
  #26 = Utf8               (I)V

类信息包含的静态常量，编译之后就能确认。
class内容-构造方法：

  public Demo1();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."":()V
         4: return
      LineNumberTable:
        line 1: 0

Demo1这个实例中，我们并没有写构造函数。
由此可见，没有定义定义构造函数时，会有隐式的无参构造函数。
class内容-程序入口main方法：

public static void main(java.lang.String[]);
    descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
    Code:
      stack=3, locals=5, args_size=1
         0: sipush        500
         3: istore_1
         4: bipush        100
         6: istore_2
         7: iload_1
         8: iload_2
         9: idiv
        10: istore_3
        11: bipush        50
        13: istore        4
        15: getstatic     #2                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
        18: iload_3
        19: iload         4
        21: iadd
        22: invokevirtual #3                  // Method java/io/PrintStream.println:(I)V
        25: return

程序完整运行分析（一）：

程序完整运行分析（二）：

程序完整运行分析（三）：