jvm学习笔记二，虚拟机执行子系统

淩亂°似流年 2022-05-14 08:13 164阅读 0赞

**文件类结构**

注意：任何一个Class文件都对应着唯一一个类或接口的定义信息，但是反过来说，类或接口并不一定都得定义在文件里（例如类或接口也可以通过类加载器直接生成）

Class文件是一组以8位字节为基础单位的二进制流，各个数据项目严格按照顺序紧凑的排列在Class文件之中，中间没有添加任何分隔符，这使得整个Class文件中存储的内容几乎是程序运行的必要数据，没有空隙存在。当遇到需要占用8位字节以上空间的数据项时，则会按照高位在前的方式分割成若干个8位字节进行存储。

Class文件格式采用一种类似于C语言结构体的伪结构来存储数据，它只有两种数据类型：无符号数和表，u1,u2,u4,u8分表代表1个字节、2个字节、4个字节、8个字节，无符号数可以用来描述数字、索引引用、数量值或者按照UTF-8编码构成字符串值。表是由多个无符号数或其他表作为数据项构成的复合数据类型，整个Class文件本质就是一张表。

**start：**每个Class文件的头4个字节称为**魔数**(作用是确定这个文件是否为一个能被虚拟机接受的Class文件)，魔数的第四个字节是Class文件的版本号，第5个和第6个字节是次版本号，第7和第8个字节是主版本号。

**主次版本号**之后是**常量池**的入口（主要存放两大常量：字面量和符号引用，符号引用又包括（类和接口的全限定名、字段的名名称和描述符、方法的名称和描述符））

常量池之后的两个字节代表**访问标志**（识别这个Class是类还是接口，是否是public、abstract、类是否被生命为final）

**类索引、父类索引与接口索引集合**，**字段表集合**，**方法表集合**，**属性表集合 :end**

字节码指令简介：

java虚拟机的指令是由一个字节长度的、代表着某种特定操作含义的数字（称为操作码，Opcode）以及跟随其后的零至多代表此操作所需参数（称为操作室，Operands）而构成。

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**虚拟机类加载机制**

类加载过程：

\->加载 -> 连接（验证,准备,解析） -> 初始化(执行代码块，静态变量)

**类加载器**：

（虚拟机设计团队把类加载器阶段中的“通过一个类的全限定名来获取描述此类的二进制字节流” 这个动作放到java虚拟机外部去实现，以便让应用程序自己决定如何获取所需要的类，这个动作称为“类加载器”）

**1.类与类加载器**

比较两个类是否“相等”，只有在这两个类是由同一个类加载器加载的前提下才有意义，否则，即使这两个类来源于同一个Class文件，被同一个虚拟机加载；他们也必定不相等。

**2.双亲委派模型**

（从虚拟机的角度讲，只有两种不同的类加载器：一种是启动类加载器，这个类加载器是C++实现，是虚拟机自身的一部分；另一种就是所有其他类加载器（扩展类加载器、应用程序类加载器），这些类加载器由Java 语言实现，独立于虚拟机外部，并且都继承自抽象类java.lang.ClassLoader）

一个类加载器收到加载请求它不会先加载自己，而是把这个请求委派给父类去加载，当父类无法加载的时候，子类才会自己尝试去加载。

（自定义加载器 -> 应用类加载器 -> 扩展类加载器 -> 启动类加载器(从左到右，委派给最右边的启动类加载器执行，启动类加载位于顶层)）

自己写一个public class String \{\} ,这个类可以正常编译，但是不能够加载，因为在启动类加载器已经有String这个类了

**3.破坏双亲委派模型**

i.  java.lang.ClassLoader添加一个新的protected方法findClass

ii. 基础类需要回调用户代码,例如：JNDI，之后设计了“线程上下文类加载器”

iii.用户追求程序动态性（代码热替换、模块热部署），因为有些生产环境的系统不能轻易重启

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**虚拟机字节码执行引擎**

**运行时栈帧结构**

局部变量表、操作数栈、动态连接、方法返回地址、附加信息

（栈帧是用于支持虚拟机进行方法调用和方法执行的数据结构，它是虚拟机运行时数据区的虚拟机栈的栈元素。栈帧存储了方法的局部变量表、操作数栈、动态连接和方法返回地址等信息。每一个方法从调用开始至执行完成的过程，都对应着一个栈帧在虚拟机栈里面从入栈到出栈的过程。）

**方法调用**

解析、分派、动态类型语言支持

**基于栈的字节码解释执行引擎**

解释执行、基于栈的指令集与基于寄存器的指令集、基于栈的解释器执行过程

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**类加载及执行子系统的案例与实战**

我们没有办法把15寸显示器变成24寸的，但是却可以跨越JDK版本之间的沟壑，把JDK1.5中编写的代码放到JDK1.4或者1.3的环境中去部署使用。为了解决这个问题，一种名为“Java逆向移植”的工具应运而生，Retrotranslator是这类工具中比较出色的一个。

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