深入JVM(三)类文件结构

代码编译的结果从本地机器码转变为字节码,是存储格式发展的一小步,却是编程语言发展的一大步。

深入理解java虚拟机

这里说一下,你可以理解为我看书很有功利性。主要还是为了学习知识。在上一章垃圾收集后有一些实用的调优案例,不过我只是认真看了一遍并没有整理成笔记。因为需要大量的代码基础和针对性的调优。觉得并没有太大的记录性和推广性。然后就直接到这类结构这才又开始记录笔记。
首先说一些题外话。计算机本身是只认识0和1的。所以我们写的程序要经过编译器翻译成0和1构成的二进制才能由计算机执行。一直到现在计算机还是只认识0和1,我记得听老师讲过其实是可以做到让计算机认识的更多,但是没必要。但是由于虚拟机和大量建立在虚拟机上的程序语言,将我们编写的程序编译成机械码已经不是唯一的选择了。

无关性基石

java的一个非常著名的宣传口号“一次编写,到处运行”。这句话表达了软件开发人员对于冲破平台界限的渴求。但是其实仔细想想。java是运行在java虚拟机上,为什么c++不能也做一个c++虚拟机?书中提到的概念我很认同,虚拟机是中立的。并不是java所特有的(不要脸的说一句,当时在学习java的时候知道java文件运行需要jvm,就觉得这个不是java语言可以到处使用,只不过是因为jvm太小而且简单方便,太不起眼所以被我们忽略了而已。)
时至今日,Clojure,Scala,Jython都已经可以在java虚拟机上跑了。所以说以后越来越的,java虚拟机不再会是只用于java。
实现平台无关性和语言无关性的基础都是——虚拟机和字节码的存储格式。
接下来我用自己的话讲:java虚拟机能接受的是“class文件”这种特定的二进制文件格式。java虚拟机在“class文件”中有一些语法和结构化约束。只要满足这些语法和约束的就能被java虚拟机转化成“class文件”。注意,只要满足规范就可以了。不限制是什么语言!!!我反正看到这里莫名的就想起了接口。只要对接数据是对的,不管怎么来的,不管什么语言写的。(这个是我个人想法, 如果说错了欢迎大佬指出。)

java虚拟机提供的语言无关性

Class类文件的结构

注意:任何一个Class文件都对应着唯一一个类或者接口的定义信息。反过来,类或者接口不一定都得定义在文件里。比如类或者接口可以通过类加爱妻直接生成。
Class文件是一组以8位字节为基础单位的二进制流。书中介绍这里比较复杂。而且我觉得不专业工作的话实用性可能不是很高(反正我一年多都没接触过)。
class文件是没有分隔符的,所以整个文件的顺序还是数量都被严格限定。那个字节代表什么,长度多少,顺序如何都不允许改变。然后具体的东西(比如常量池,属性,字段表集合,父索引啥的都有专门的定义写法。)我就不一一说了,看了一下午头昏眼花的大概觉得是一个类似于html中元素定义的定义。只不过这里我们开发都是
用编译器,不用自己写。所以一般应该接触的很少。然后感兴趣的同学自己查资料吧。

字节码指令简介

java虚拟机的指令由一个字节长度的,代表着某种特定操作含义的数字,以及跟随以后的零至多个代表此操作所需要的参数而构成。
字节码与数据类型:有一个小知识点可以普及一下:java字节码指定中大部分指令没有支持byte、char和short。甚至没有任何指令支持Boolean。编译器会在编译器或者运行期就将byte、short,char,boolean类型的数据带符号扩展成相应的int型.同样byte、short,char,boolean类型的数组也会转换为对应的int类型的字节码命令。因为实际上使用byte、short,char,boolean类型数据的操作,都是使用相应的int类型作为运算类型。
加载和存储指令:这些指令都是具体的操作。我觉得没必要一一打出来。反正很少用到而且也记不住(反正我看完了知道有这么回事就完了)。 很多时候命令的语义和原生的通用指令完全一致。就是用于将数据在栈帧中的局部变量表和操作数栈之间来回传输。
运算指令:大体上算数指令可以分两种:对整型数据运算,对浮点数据类型运算。其中有的命令(我只说下指令名。具体的指令操作就不打出来了,你真要用到了根据名字去百度怎么操作嘛):

  • 加法指令
  • 减法指令
  • 乘法指令
  • 除法指令
  • 求余指令
  • 取反指令
  • 位移指令
  • 按位或指令
  • 按位与指令
  • 按位异或指令
  • 局部变量自增指令
  • 比较指令

类型转换指令:类型转换指令可以将两种不同的数值类型进行相互转换。
虚拟机中可以自动转换的类型(其实我们写代码的时候应该都接触过这块):

  • int 类型到 long,float,double
  • long类型到float,double
  • float类型到double

然后如果是宽类中窄化,可能会发生上限溢出,下限溢出,精度丢失等。但是java虚拟机规范中明确规定了数值类型的窄化转换指令永远不可能导致虚拟机抛出运行时异常。
这章其中书中内容不少,但是各种图表,指令具体内容,一些历史发展史什么的。感觉看看挺好的,但是一个字一个字打出来没必要而且麻烦。所以就这样吧。

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