Java虚拟机规范笔记

class文件格式

平台中立的格式二进制，通常以文件形式存储

定义了类接口的表现形式

虚拟机可操作的类型

为原始类型（原生类型或者基本类型）和引用类型

原始值和引用值 会用于变量赋值、参数传递、方法返回、运算操作

运行机字节码本身就可以确定操作数的类型 iadd ladd fadd daadd

原始的类型包括 数值类型、boolean类型和returnAddress
数值类型 整数类型 byte（-128 127） short int long char float double
boolean 类型 在编译之后会使用int类型替代

returnAddress 指向一个操作吗的指针

引用类型 类类型 数组类型 接口类型

程序运行时使用到的数据区

运行时数据区

• pc寄存器

线程私有
任意时刻一个虚拟机只会执行一个方法的代码
当前方法
是native，pc寄存器的值是undefined
不是native,指向虚拟机正在执行的字节码指令的地址

容量至少能存一个returnAddress类型的数据，或者一个平台相关的本地指针的值

• Java虚拟栈

存储栈帧Frame
类似于C 用于存储一些局部变量和一些尚未算好的结果

栈帧可在堆中分配

可以固定大小，也可以动态计算

会抛出
请求分配的栈容量超过允许的最大容量异常StackOverFlowError
栈动态扩容没有内存创建 OutOfMeomoryError

• Java堆

每个线程共享的运行内存，类实例和数组对象分配的区域
虚拟机启动已经分配 存了gc管理的对象，无法显示销毁。
可以固定，可以动态
OutOfMemoryErr

• 方法区

提供了各个线程共享的内存区域
存储了类的结构信息（运行时常量池，方法区，字段，方法数据，构造函数，普通方法的字节码）

堆的逻辑组成部分 可以选择不实现垃圾收集与压缩
也会抛出OufOfMemoryError

runtimeconstantpool

• 本地方法栈

也会有异常

• 补充

Frame 存储数据和部分过程结果的数据结构，也处理动态链接和方法返回值和异常分派 声明周期随方法
栈帧有局部变量表，操作数栈和指向当前方法所属类的运行时常量池的引用

活动的栈帧叫当前栈帧 当前方法 当前类

局部变量表 存储于类或者接口的二进制之中 方法的code

一个方法如果要调用其他方法，需要用符号引用表示

动态链接的作用是符号引用变为实际方法的直接引用

栈帧内部包含一个指向当前方法所在类型的运行时常量池的引用
类的加载过程 就是完成解析未被解析的符号应用

由于对其他的类进行晚期绑定 那么这些类发生变化也不会影响调用他们的方法、、、

栈帧也承担着恢复调用者的状态的责任 局部变量表 操作数栈 和递增PC

无法执行 或遇见athrow字节码指令

虚拟机不规定对象内部结构的表示

//
引用 是一个指向句柄的指针 句柄有两个指针 一个是指向表格 （方法）包括一个指向Class对象的指针 另一个指针 指向分配在堆中对象实例的数据

Java虚拟机特殊支持的类
反射 reflect
加载和创建类或者接口的类
连接和初始化接口的类
安全
多线程
弱引用 ref

同步monitorenter
monitorexit

同步方法调用指令读取常量池方法中的ACC_SYNCHRONIZED

加载链接初始过程

加载根据类名找类和接口的二进制表示，并完成创建的过程

链接 将类和接口并入虚拟机运行时状态的过程

初始化 执行

虚拟机的启动

通过引导类加载器创建一个初始类完成 initial class 它由虚拟机具体实现

初始化initialclass 并调用它的main方法 之后的执行过程都是对该方法的调用开始

创建和加载

T C的方法区创建与虚拟机相匹配的内部表示

而它的创建由其他类或者接口触发 其他类在自己运行时常量池引用了C 也有可能是反射
如果不是数组类 通过累加器加载二进制完成创建

区分 数组和非数组

类加载器两种 自定义 提供的
自定义 便于扩展虚拟机功能 支持动态加载和创建

用途 网络获取动态产生或者加密文件提取

加载过程复杂
委托了
L直接创建C L这就是C的定义加载器
L 委托或直接 L是C的初始化累加器

类或接口不是由名称确认
键值对 二进制名称和定义类加载器确认的 都属于运行时包结构

类加载器L创建一个如ClassFile结构的字节数组表示C ；然后必须调用ClassLoader的defineClass方法，defineClass会让Java虚拟机使用一个算法由字节数组得到标记为N的类或者接口

L委托给L‘’ 调用L‘’的loadClass而完成（ boolean）是否需要链接

链接

包括验证和准备接口，它的直接父类，父接口，元素类型
而解析符号引用是可选的

会涉及到内存结构分配

验证
确保二进制结构正确 会导致其他类或接口加载，但一定不会导致被验证或者准备。

准备
创建类或者接口的静态字段，并将它们默认和初始化

准备阶段有一个强制性加载约束。

解析过程 根据运行时常量池里的符号引用来动态决定具体的值

初始化

类或接口就是执行初始化方法

初始化条件
new getstatic putstatic invokestatic 会字段引用或者方法引用直接间接引用一个类

在初始化时需要注意多线程 线程同步和递归初始化问题

本地方法绑定

虚拟机退出的条件某个线程调用了Runtime或者System的exit方法 Runtime的halt方法