高性能编程-1.1.1Java程序运行原理分析

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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)特殊的标志
文件是有复杂格式的,包含(版本,访问标志,常量池,当前类,超级类,接口,字段,方法,属性)
  • JVM运行时数据区:线程共享部分、线程独占部分 线程共享部分:方法去,堆内存 线程独占部分:虚拟机栈,本地方法栈,程序计数器 线程独占:每个线程都会有他独立的空间,随线程生命周期而创建和销毁 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。
  • 方法区 JVM用来存储加载的类信息、常量、静态变量、编译后的代码等数据 虚拟机规范中这是一个逻辑区划。具体实现根据不同虚拟机来实现。
  • 堆内存 还可以细分为:老年代、新生代(Eden、From Survivor、To Survivor) JVM启动时创建,存放对象的实例。垃圾回收器主要是管理堆内存。如果满了,就会出现OurOfMemoryError。
  • 虚拟机栈 虚拟机栈,每个线程都在这个空间有一个私有的空间。 线程栈有多个栈帧组成。 一个线程会执行一个或多个方法,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、附加信息等。 栈内存默认最大是1M,超出则跑出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的native,本地方法而准备的。 虚拟机规范没有规定具体的实现,有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是一样的。同样,超出大小后也会跑出stackoverflowerror
  • 程序计数器 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。 每个线程都在这个空间有一个私有空间,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。为了线程切换后,需要通过程序计数器,来恢复正确的位置。

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,并获取class信息:

javac demo1.java
javap -v demo1.class>demo1.txt

常量池:

构造方法

程序入口-main()

程序完整运行分析:

结语:

本篇将JVM运行的核心逻辑进行了详细剖析, JVM运行原理更底层实现,依赖于不同的操作系统实现的。