JVM-Java体系结构

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Java虚拟机在系统中所处的位置

不与硬件直连，属于程序虚拟机，运行在操作系统上面。 image.png

JVM的整体结构

image.png

Java代码执行流程

image.png

Java的架构模型

Java编译器输入的指令流基本上是一种基于栈的指令集架构，另外一种指令集架构则是基于寄存器的指令集架构。

基于栈式架构的特点

  • 设计和实现更简单，适用于资源受限的系统。
  • 避开了寄存器的分配难题:使用零地址指令方式分配。
  • 指令流中的指令大部分是零地址指令，其执行过程依赖于操作栈。指令集更小，编译器容易实现。
  • 不需要硬件支持，可移植性更好，更好实现跨平台。

基于寄存器架构的特点

  • 典型的应用是x86的二进制指令集:比如传统的PC以及Android的Davlik虚拟机。指令集架构则完全依赖硬件，可移植性差性能优秀和执行更高效。
  • 花费更少的指令去完成一项操作。
  • 在大部分情况下，基于寄存器架构的指令集往往都以一地址指令、二地址指令和三地址指令为主，而基于栈式架构的指令集却是以零地址指令为主。

java反编译Demo

字节码文件

public class StackStructTest {  
    public StackStructTest() {  
    }  

    public static void main(String[] args) {  
        int i = 2;  
        int j = 3;  
        int var10000 = i + j;  
    }  
}

编译结果

public static void main(java.lang.String[]);
    descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
    flags: (0x0009) ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
    Code:
      stack=2, locals=4, args_size=1
         0: iconst_2
         1: istore_1
         2: iconst_3
         3: istore_2
         4: iload_1
         5: iload_2
         6: iadd
         7: istore_3
         8: return

虚拟机的生命周期

虚拟机的启动

Java虚拟机的启动是通过引导类加载器(bootstrap class loader)创建一个初始类(initial class)来完成的，这个类是由虚拟机的具体实现指定的。

虚拟机的执行

  • 一个运行中的Java虚拟机有着一个清晰的任务：执行Java程序。
  • 程序开始执行时它才运行，程序结束时它就停止。
  • 执行一个所谓的Java程序的时候，真真正正在执行的是一个叫做Java虚拟机的进程。

虚拟机的退出

有如下的几种情况:

  • 程序正常执行结束。
  • 程序在执行过程中遇到了异常或错误而异常终止。
  • 由于操作系统出现错误而导致Java虚拟机进程终止。
  • 某线程调用Runtime类或system类的exit方法，或Runtime类的halt方法，并且Java安全管理器也允许这次exit或halt操作。
  • 除此之外，INI(Java Native Interface)规范描述了用INIInvocation AP来加载或卸载 Java虚拟机时，Java虚拟机的退出情况。
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