01.Java代码是怎么运行的

什么是java虚拟机以及与jdk和jre有啥区别?

Jre:是指Java的运行环境,是面向Java程序的使用者,而不是开发者。

jdk:(包括jre)是面向JAVA开发人员使用的SDK,它提供了Java的开发环境和运行环境。

SDK:(Software Development Kit)一般指软件开发包,可以包括函数库、编译程序等。

Java虚拟机:jvm(虚拟机)只是jre里面的一个功能;具体请看jre安装目录下面包含jvm.dll包

Java为什么会有java虚拟机?

java号称一次编译到处运行,实则是源代码(.java)文件通过编译器编译成字节码文件(.class)文件,然后通过jvm解释成机器可以识别的机器码,然后运行在机器硬件上;之所以可以实现到处运行,是由于在各个系统中安装对应的虚拟机;

Jvm处理字节码具体流程图:


这里引入了两个概念:即时编译器和解释执行器

第一种是解释执行,即逐条将字节码翻译成机器码并执行;

第二种是即时执行(Just-In-Time compilation,JIT)即将一个方法中包含的所有字节码编译成机器码后再执行。

前者的优势在于无需等待编译,而后者的优势在于实际运行速度更快。HotSpot 默认采用混合模式,综合了解释执行和即时编译两者的有点。它会先解释执行字节码,而后将其中反复执行的热点代码以方法为单位进行即时编译。

Java虚拟机具体是怎样运行java字节码(.class文件)的?

先上图:


从虚拟机视角来看,执行java代码首先需要将它编译成的class文件加载到java虚拟机中,加载后的java类会被存放于方法区(Method Area)中.实际运行时,虚拟机(jvm)会执行方法区的代码;

**注意**

线程私有:

PC寄存器,java方法栈,本地方法是属于线程私有的,我怕你们看不见特意标注了!啊哈哈^_^

下面一一介绍以上图上模块的作用:

Pc寄存器:有叫程序计数器的,它的作用就是指明当前线程执行到哪儿了,说白了就是打个标记;由于在JVM中,多线程是通过线程轮流切换来获得CPU执行时间的,因此,在任一具体时刻,一个CPU的内核只会执行一条线程中的指令,因此,为了能够使得每个线程都在线程切换后能够恢复在切换之前的程序执行位置,每个线程都需要有自己独立的程序计数器,并且不能互相被干扰,否则就会影响到程序的正常执行次序。因此,可以这么说,程序计数器是每个线程所私有的。

Java方法栈:Java栈是Java方法执行的内存模型

Java栈中存放的是一个个的栈帧,每个栈帧对应一个被调用的方法,在栈帧中包括:

1) 局部变量表(Local Variables)

2) 操作数栈(Operand Stack)

3) 指向当前方法所属的类的运行时常量池(运行时常量池的概念在方法区部分会谈到)的引用(Reference to runtime constant pool)、

4)  方法返回地址(Return Address)和一些额外的附加信息


名词解释:

【局部变量表】: 用来存储方法中的局部变量(包括在方法中声明的非静态变量以及函数形参)。对于基本数据类型的变量,则直接存储它的值,对于引用类型的变量,则存的是指向对象的引用。局部变量表的大小在编译器就可以确定其大小了,因此在程序执行期间局部变量表的大小是不会改变的。

【操作数栈】: 栈最典型的一个应用就是用来对表达式求值。想想一个线程执行方法的过程中,实际上就是不断执行语句的过程,而归根到底就是进行计算的过程。因此可以这么说,程序中的所有计算过程都是在借助于操作数栈来完成的

【指向运行时常量池的引用】: 因为在方法执行的过程中有可能需要用到类中的常量,所以必须要有一个引用指向运行时常量。

【方法返回地址】: 当一个方法执行完毕之后,要返回之前调用它的地方,因此在栈帧中必须保存一个方法返回地址。

【本地方法栈】: 与Java栈的作用和原理非常相似。区别只不过是Java栈是为执行Java方法服务的,而本地方法栈则是为执行本地方法(Native Method)服务的;

Native Method:java中一般不会涉及到;貌似和C和C++沾边

所有线程共有:

堆:堆是用来存储对象本身的以及数组,堆是被所有线程共享的,在JVM中只有一个堆;Java垃圾收集器管理的主要区域

方法区:在方法区中,存储了每个类的信息(包括类的名称、方法信息、字段信息)、静态变量、常量以及编译器编译后的代码等。

参考:

https://time.geekbang.org/column/article/11289

https://images0.cnblogs.com/i/288799/201405/291429030562182.jpg

http://blog.csdn.net/ns_code/article/details/17565503

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