jvm学习笔记-字节码组成

jvm的功能

1. 解释和运行：

1. 1. 对字节码文件中的指令，实时的解释成机器码，让计算机执行

1. 内存管理：

1. 1. 自动为对象、方法等分配内存。
   2. 自动的垃圾回收机制，回收不再使用的对象。

1. 即时编译：

1. 1. 对热点代码进行优化，提升执行效率。

java虚拟机的组成

字节码文件的组成

应用场景

• 解决工作中的实际问题-版本冲突
• 解决工作中的实际问题-系统升级

主要内容

• 基础信息：魔数、字节码文件对应的Java版本号，访问标识（public、final等等），父类和接口
• 常量池：保存了字符串常量、类或接口名、字段名主要在字节码指令中使用。
• 字段：当前类或接口声明的字段信息
• 方法：当前类或接口声明的方法信息字节码指令
• 类的属性：比如源码的文件名内部类的列表

基本信息

magic魔数

magic魔数，文件是无法通过文件扩展名来确定文件类型的，文件扩展名可以随意修改，不影响文件的内容。

软件会使用文件的头几个文件去校验文件的类型，如果软件不支持该种类型就会出错。

文件类型	字节数	文件头
jpeg	3	FFD8FF
PNG	4	89504E47
bmp	2	424D
xml	5	3C3F786D6C
avi	4	41564920
java	4	CAFEBABE

主副版本号

主版本号用来标识大版本号，JDK1.0-1.1使用了45.0-45.3，JDK1.2是46之后每升级一个大版本就加一，副版本号是当主版本号相同时作为区分不同版本的标识，一般只需要关心主版本号，1.2之后大版本号计算方式就是主版本号-44。版本号的作用主要是判断当前字节码的版本和运行时的jdk是否兼容。

运行代码过程中主副版本号不兼容导致的错误的解决方案

• 升级JDK版本。（容易引发其他的兼容性问，并且需要大量测试）
• 将第三方依赖的版本号降低或者更换依赖，以满足JDK版本的要求。（建议采用）

常量池

作用

避免相同的内容重复定义，节省空间

• 常量池中的数据都有一个编号，编号从1开始。在字段或字节码指令中通过编号可以快速的找到对应的数据。
• 字节码指令中通过编号引用到常量池的过程称之为符号引用。

方法

字节码的方法区域是存放字节码指令的核心位置，字节码指令的内容存放在方法区中的Code属性中。

//演示代码
public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) {
        int i = 0;
        i = i++;
        System.out.println(i);
    }
}

转换成在字节码后再jclasslibview中查看，如下图所示

字节码常见指令

java中操作数据是基于栈的设计模式，具体实现就是将数据存放在栈中，在需要使用的时候将栈顶的数据出栈，并执行相应的操作。

举例来说，在JVM中 执行 a = b + c 的字节码执行过程中操作数栈以及局部变量表的变化如下图所示。

局部变量表中存储着a、b、c 三个局部变量，首先将b和c分别入栈

将栈顶的两个数出栈执行加法操作，并将结果保存至栈顶，之后将栈顶的数出栈赋值给a

字节码文件常见工具的使用

javap -v命令

• javap是jdk自带的反编译工具，可以通过控制台查看字节码文件的内容。适合在服务器上查看字节码文件的内容。
• 直接输入javap查看所有参数。
• 输入javap -v字节码名称查看具体的字节码信息（如果jar包）需要先使用jar -xvf命令解压。

jclasslib插件

• jclasslib的idea插件版本，建议开发时使用idea插件版本，可以在代码编译后实时看到字节码文件内容。

idea中使用jclasslib插件的方法

Arthas

• Arthas是一款线上诊断产品，通过全局视角实时查看应用load、内存、gc、线程的状态信息，并能在不修改应用代码的情况下，对业务问题进行诊断，大大提升线上问题排查效率

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