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Java虛擬機結構基礎研究之一

原創(chuàng)|其它|編輯：郝浩|2009-03-06 16:16:09.000|閱讀 560 次

概述：JVM執(zhí)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(guī)范定義的這個編譯完成的代碼文件(雖然并非強制要求是實際的文件)的格式非常的詳實，但是我們這里只說一些宏觀的內(nèi)容，以后有機會再研究細節(jié)的內(nèi)容吧。

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　　JVM執(zhí)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(guī)范定義的這個編譯完成的代碼文件(雖然并非強制要求是實際的文件)的格式非常的詳實，但是我們這里只說一些宏觀的內(nèi)容，以后有機會再研究細節(jié)的內(nèi)容吧。JVM要求的類文件的格式是和硬件和操作系統(tǒng)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(jié)順序這樣的細節(jié)，而字節(jié)順序在特定平臺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(shù)據(jù)類型和Java語言規(guī)范中定義的幾乎一樣，請注意是幾乎一樣!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(shù)傳遞、被方法返回，更通常的就是成為操作的對象。為什么和Java語言規(guī)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，并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(xiàn)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后是作為int類型的值進行操作的。

　　JVM直接支持布爾數(shù)組，newarray指令可以創(chuàng)建布爾數(shù)組，而它的訪問和修改操作卻是使用byte類型的數(shù)組的操作指令進行的：baload,bastore。(在JDK1.0，1,1以及1.2中，布爾數(shù)組被編碼為byte數(shù)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(guī)范中對于浮點類型的數(shù)據(jù)有大段的說明，我沒有怎么看，主要是討論JVM的浮點型和IEEE 754的關系的。

關于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(jīng)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(qū)分，區(qū)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(qū)分它要操作的值的類型，例如iadd, ladd, fadd以及dadd是用于將兩個數(shù)字相加并產(chǎn)生數(shù)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(tài)分配的類實例或者是一個數(shù)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。

　　對于引用類型，需要提及的一點就是關于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，而且對于null，JVM并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(shù)據(jù)區(qū)(Data Area)，包括：pc寄存器、JVM堆棧、堆、方法區(qū)(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(shù)據(jù)區(qū)根據(jù)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(qū))，一種和線程的生存期相同(其它的)，和JVM生存期相同的數(shù)據(jù)區(qū)在JVM啟動的時候被創(chuàng)建并在JVM退出的時候被銷毀，而和線程生存期相同的數(shù)據(jù)區(qū)是每個線程一個的，他們在線程創(chuàng)建的時候被創(chuàng)建，在線程被銷毀的時候被銷毀。

由于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，無論從什么角度講，每個JVM線程只能在一個時間只能執(zhí)行一個方法，該方法也就是線程的當前方法，如果該方法不是本機方法，那么 PC寄存器保存的就是當前指令(JVM的指令)的地址，如果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類型或者特定平臺的本機指針。

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