1.JVM与操作系统的关系
JVM全称Java Virtual Machine(Java虚拟机)。JVM屏蔽了与具体操作系统平台(Linux、Windows、MacOS等)相关信息,使Java程序只需要生成JVM上运行的目标代码(字节码),就可以在多种不同平台上运行。JVM在执行字节码时,会把字节码翻译成具体平台上的机器指令(机器语言010101),这就是JVM的跨平台特征。JVM只识别字节码,像Kotlin、Groovy、Jruby等语言,他们也能编译成字节码,所以也能在JVM上跑,这个就是JVM的跨语言特征。
2.Java SE 体系架构
JVM只是一个翻译,在不同操作系统中运行,需要依赖于Java SE体系架构
https://docs.oracle.com/javase/8/docs/
3.JVM整体
.java文件经过javac编译成.class(字节码),Java类加载器把字节码加载到JVM的运行时数据区(JVM管理的内存),执行引擎把运行时数据区的数据进行执行。
运行时数据区
自动化内存管理
定义:Java虚拟机在执行Java程序的过程中会把它所管理的内存划分为若干个不同的数据区域。
类型:程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈、Java堆、方法区(运行时常量池)、直接内存。
线程隔离数据区:也叫线程私有区,在jvm中运行多个线程,每个线程都有虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器。
方法区: 放class 、静态变量、常量
堆:几乎所有的对象都在堆中分配
①程序计数器
指向当前线程正在执行的字节码指令的地址。
/**
* @author Sun
* 栈帧执行对内存区域的影响
*/
public class Test {
public int work(){//在运行过程中,打包一个栈帧
int x=1;//x是一个局部变量
int y=2;
int z=(x+y)*10;
return z;
}
public static void main(String[] args) {
Test test=new Test();
test.work();
}
}
Android studio查看字节码:Preferences—>Tools—>External Tools 添加External Tools,添加好后保存。使用:右键.java文件—>External Tools—>Show Byte Code。
如图配置:Name、Program、Arguments、Working directory
Show Byte Code
(这个自己命名就好)
$JDKPath$\bin\javap
-c -verbose $FileClass$
$OutputPath$
我们来看一下上面的work方法的字节码片段:
public int work();
descriptor: ()I
flags: ACC_PUBLIC
Code:
stack=2, locals=4, args_size=1
0: iconst_1 //将int类型1入操作数栈
1: istore_1 //将操作数栈中栈顶int类型数值,存入局部变量表(下标为1的位置)
2: iconst_2 //将int类型2入操作数栈
3: istore_2 //将操作数栈中栈顶int类型数值,存入局部变量表(下标为2的位置)
4: iload_1 //将局部变量表中下标为1的int类型数据入栈
5: iload_2 //将局部变量表中下标为2的int类型数据入栈
6: iadd //1.将栈顶2个int类型数值出栈 2.相加 3.将结果压入操作数栈
7: bipush 10 //10的值扩展成int值入操作数栈
9: imul //1.将栈顶2个int类型数值出栈 2.相乘 3.将结果压入操作数栈
10: istore_3 //将操作数栈中栈顶int类型数值,存入局部变量表(下标为3的位置)
11: iload_3 //将局部变量表中下标为3的int类型数据入栈
12: ireturn
...
字节码code行号,针对work方法体的偏移量。
简单理解为:程序计数器,记录字节码的地址。
为什么需要程序计数器?时间片轮转机制,线程在执行的时候被切出去了,记录一下执行到哪里了。
程序计数器是JVM内存区域中唯一不会OOM,因为程序计数器是一块很小的区域,只需要记录地址,int类型就够了。
②虚拟机栈
存储当前线程运行方法所需的数据,指令、返回地址。
每个线程在创建时都会创建一个虚拟机栈,其内部保存一个个的栈帧,对应着一次次的Java方法调用。
栈帧:
在每个Java方法被调用的时候,都会创建一个栈帧,并入虚拟机栈,一旦完成相应的调用,则出栈。
每个栈帧包含四个区域:局部变量表、操作数栈、动态连接、返回地址
- 局部变量表:用来存放局部变量的(8大基本数据类型和引用类型)
- 操作数栈:用来存放方法执行的操作数的,参与计算的数据会频繁的入栈和出栈。(基于解释执行)
- 动态连接:多态,运行时才能确定具体的方法
- 完成出口:正常返回(调用程序计数器中的地址作为返回),异常(通过异常处理表来确定)
③本地方法栈
本地方法栈保存的是native方法的信息
当一个JVM创建的线程调用native方法后,JVM不再为其在虚拟机栈中创建栈帧,JVM只是简单的动态链接并直接调用native方法。