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Java虛擬機結構基礎研究之一

編輯:JAVA編程入門知識

  JVM執行的對象就是大家非常熟悉的class文件,我們也稱為類文件,JVM規范定義的這個編譯完成的代碼文件(雖然並非強制要求是實際的文件)的格式非常的詳實,但是我們這裡只說一些宏觀的內容,以後有機會再研究細節的內容吧。 <!-- frame contents --> <!-- /frame contents --> JVM要求的類文件的格式是和硬件和操作系統無關的一種二進制格式,它精確定義了類或者接口的表示,它甚至包含了字節順序這樣的細節,而字節順序在特定平台的目標文件格式中一般都是固定的,不會進行說明。
  
  JVM所支持的數據類型和Java語言規范中定義的幾乎一樣,請注重是幾乎一樣!也就是原始類型和引用類型,他們可以被存儲在變量表中,也可以作為參數傳遞、被方法返回,更通常的就是成為操作的對象。為什麼和Java語言規范中定義的不完全一樣呢?因為JVM中有一種Java語言所沒有的原始類型:返回地址類型(returnAddress type)。該類型是jsr, ret以及jsr_w指令需要使用到的,它的值是JVM指令的操作碼的指針,並且它的值是不能被運行中的程序所修改的。
  
  另外需要提到的就是布爾類型的值,雖然在Java語言中它是完全獨立的值,但是在JVM中只提供了對它的有限支持,表現在:
  
  沒有單獨的操作布爾類型的指令,源代碼中的布爾類型的操作在編譯以後是作為int類型的值進行操作的。
  
  JVM直接支持布爾數組,newarray指令可以創建布爾數組,而它的訪問和修改操作卻是使用byte類型的數組的操作指令進行的:baload,bastore。(在JDK1.0,1,1以及1.2中,布爾數組被編碼為byte數組,每個元素是8位)
  
  JVM用1代表true,用0代表false,編譯器將源代碼中的布爾類型映射為JVM中的int類型,而且必須和JVM的要求一致。
  
  另外JVM規范中對於浮點類型的數據有大段的說明,我沒有怎麼看,主要是討論JVM的浮點型和IEEE 754的關系的。
  
  關於類型的另外一個需要提一下的是類型檢查。JVM期望幾乎所有的類型檢查已經在運行之前完成了(通常是由編譯器進行檢查的)而不用JVM自己來檢查。原始類型的值不需要被標記或者在運行時被檢查以確定他們的類型,同樣他們也不用和引用類型的值進行區分,區分工作是由JVM的指令集來完成的,JVM的指令集使用不同指令來區分它要操作的值的類型,例如iadd, ladd, fadd以及dadd是用於將兩個數字相加並產生數字類型結果的所有JVM指令,但是每個指令都是針對特定類型的,分別對應int, long, float以及double。
  
  JVM包含對對象的顯式支持。類是動態分配的類實例或者是一個數組,JVM中的引用類型就是對一個對象的引用,引用類型的值可以想象為對象的指針,一個對象同時可能存在多個對它的引用,對象總是通過引用被操作、傳遞或者測試的。
  
  對於引用類型,需要提及的一點就是關於null,它最初是沒有運行時類型的,但是它可以被轉換為任何類型,而且對於null,JVM並沒有要求任何具體的值與之對應。
  
  說完上面這些,我們就開始進入我學習JVM時最想了解的部分了,大家可要打起精神哦。
  JVM為運行一個程序定義了幾種數據區(Data Area),包括:pc寄存器、JVM堆棧、堆、方法區(Method Area)、運行時常量池(Runtime Constant Pool)以及本機方法堆棧(Native Method Stacks),這些數據區根據其生存期可以分為兩種,一種就是和JVM的生存期相同(包括堆和方法區),一種和線程的生存期相同(其它的),和JVM生存期相同的數據區在JVM啟動的時候被創建並在JVM退出的時候被銷毀,而和線程生存期相同的數據區是每個線程一個的,他們在線程創建的時候被創建,在線程被銷毀的時候被銷毀。
  
  進入討論組討論。
  
  由於JVM可以同時支持運行多個線程,因此每個線程必然需要各自的PC(program counter)寄存器,無論從什麼角度講,每個JVM線程只能在一個時間只能執行一個方法,該方法也就是線程的當前方法,假如該方法不是本機方法,那麼PC寄存器保存的就是當前指令(JVM的指令)的地址, <!-- frame contents --> <!-- /frame contents --> 假如是當前方法是本機方法,PC寄存器的值就沒有被定義。JVM的PC寄存器的大小足夠大,可以容納一個returnAddress類型或者特定平台的本機指針。
  
  每個JVM線程還擁有一個私有的JVM堆棧,它存儲幀(下一篇文章會講到)。JVM堆棧和像C這樣的傳統編程語言中的堆棧是類似的,它保存局部變量和部分結果,並且在方法調用和返回中也擔任一些職責。因為除了對幀的壓入和彈出操作外,對JVM堆棧不能直接進行操作,因此幀可能是在堆上分配的。假如一個線程中計算所需的JVM堆棧大於答應的大小,JVM會拋出StackOverflowError錯誤,假如JVM堆棧是可以動態伸縮的,假如需要擴展,但是又沒有足夠的內存可用或者沒有足夠的內存為一個新線程創建JVM堆棧,JVM會拋出OutOfMemoryError錯誤。
  
 
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