詳細(xì)介紹什么是Java虛擬機

2019-11-18 15:30:30

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供稿：網(wǎng)友

一、什么是java虛擬機
     當(dāng)你談到Java虛擬機時，你可能是指：
     1、抽象的Java虛擬機規(guī)范
     2、一個具體的Java虛擬機實現(xiàn)

     3、一個運行的Java虛擬機實例
二、Java虛擬機的生命周期
     一個運行中的Java虛擬機有著一個清楚的任務(wù)：執(zhí)行Java程序。程序開始執(zhí)行時他才運行，程序結(jié)束時他就停止。你在同一臺機器上運行三個程序，就會有三個運行中的Java虛擬機。
     Java虛擬機總是開始于一個main()方法，這個方法必須是公有、返回void、直接受一個字符串?dāng)?shù)組。在程序執(zhí)行時，你必須給Java虛擬機指明這個包換main()方法的類名。
     Main()方法是程序的起點，他被執(zhí)行的線程初始化為程序的初始線程。程序中其他的線程都由他來啟動。Java中的線程分為兩種：守護線程（daemon）和普通線程（non-daemon）。守護線程是Java虛擬機自己使用的線程，比如負(fù)責(zé)垃圾收集的線程就是一個守護線程。當(dāng)然，你也可以把自己的程序設(shè)置為守護線程。包含Main()方法的初始線程不是守護線程。
     只要Java虛擬機中還有普通的線程在執(zhí)行，Java虛擬機就不會停止。假如有足夠的權(quán)限，你可以調(diào)用exit()方法終止程序。
三、Java虛擬機的體系結(jié)構(gòu)
     在Java虛擬機的規(guī)范中定義了一系列的子系統(tǒng)、內(nèi)存區(qū)域、數(shù)據(jù)類型和使用指南。這些組件構(gòu)成了Java虛擬機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，他們不僅僅為Java虛擬機的實現(xiàn)提供了清楚的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，更是嚴(yán)格規(guī)定了Java虛擬機實現(xiàn)的外部行為。
     每一個Java虛擬機都由一個類加載器子系統(tǒng)（class loader subsystem），負(fù)責(zé)加載程序中的類型（類和接口），并賦予唯一的名字。每一個Java虛擬機都有一個執(zhí)行引擎（execution engine）負(fù)責(zé)執(zhí)行被加載類中包含的指令。
     程序的執(zhí)行需要一定的內(nèi)存空間，如字節(jié)碼、被加載類的其他額外信息、程序中的對象、方法的參數(shù)、返回值、本地變量、處理的中間變量等等。Java虛擬機將這些信息統(tǒng)統(tǒng)保存在數(shù)據(jù)區(qū)（data areas）中。雖然每個Java虛擬機的實現(xiàn)中都包含數(shù)據(jù)區(qū)，但是Java虛擬機規(guī)范對數(shù)據(jù)區(qū)的規(guī)定卻非常的抽象。許多結(jié)構(gòu)上的細(xì)節(jié)部分都留給了 Java虛擬機實現(xiàn)者自己發(fā)揮。不同Java虛擬機實現(xiàn)上的內(nèi)存結(jié)構(gòu)千差萬別。一部分實現(xiàn)可能占用很多內(nèi)存，而其他以下可能只占用很少的內(nèi)存；一些實現(xiàn)可能會使用虛擬內(nèi)存，而其他的則不使用。這種比較精煉的Java虛擬機內(nèi)存規(guī)約，可以使得Java虛擬機可以在廣泛的平臺上被實現(xiàn)。
     數(shù)據(jù)區(qū)中的一部分是整個程序共有，其他部分被單獨的線程控制。每一個Java虛擬機都包含方法區(qū)（method area）和堆（heap），他們都被整個程序共享。Java虛擬機加載并解析一個類以后，將從類文件中解析出來的信息保存與方法區(qū)中。程序執(zhí)行時創(chuàng)建的對象都保存在堆中。
     當(dāng)一個線程被創(chuàng)建時，會被分配只屬于他自己的PC寄存器“pc register”（程序計數(shù)器）和Java堆棧（Java stack）。當(dāng)線程不掉用本地方法時，PC寄存器中保存線程執(zhí)行的下一條指令。Java堆棧保存了一個線程調(diào)用方法時的狀態(tài)，包括本地變量、調(diào)用方法的參數(shù)、返回值、處理的中間變量。調(diào)用本地方法時的狀態(tài)保存在本地方法堆棧中（native method stacks），可能再寄存器或者其他非平臺獨立的內(nèi)存中。
     Java堆棧有堆棧塊（stack frames (or frames)）組成。堆棧塊包含Java方法調(diào)用的狀態(tài)。當(dāng)一個線程調(diào)用一個方法時，Java虛擬機會將一個新的塊壓到Java堆棧中，當(dāng)這個方法運行結(jié)束時，Java虛擬機會將對應(yīng)的塊彈出并拋棄。
     Java虛擬機不使用寄存器保存計算的中間結(jié)果，而是用Java堆棧在存放中間結(jié)果。這是的Java虛擬機的指令更緊湊，也更輕易在一個沒有寄存器的設(shè)備上實現(xiàn)Java虛擬機。
     圖中的Java堆棧中向下增長的，PC寄存器中線程三為灰色，是因為它正在執(zhí)行本地方法，他的下一條執(zhí)行指令不保存在PC寄存器中。
四、數(shù)據(jù)類型（Data Types）
     所有Java虛擬機中使用的數(shù)據(jù)都有確定的數(shù)據(jù)類型，數(shù)據(jù)類型和操作都在Java虛擬機規(guī)范中嚴(yán)格定義。Java中的數(shù)據(jù)類型分為原始數(shù)據(jù)類型（PRimitive types）和引用數(shù)據(jù)類型（reference type）。引用類型依靠于實際的對象，但不是對象本身。原始數(shù)據(jù)類型不依靠于任何東西，他們就是本身表示的數(shù)據(jù)。
所有Java程序語言中的原始數(shù)據(jù)類型，都是Java虛擬機的原始數(shù)據(jù)類型，除了布爾型（boolean）。當(dāng)編譯器將Java源代碼編譯為自己碼時，使用整型（int）或者字節(jié)型（byte）去表示布爾型。在Java虛擬機中使用整數(shù)0表示布爾型的false，使用非零整數(shù)表示布爾型的true，布爾數(shù)組被表示為字節(jié)數(shù)組，雖然他們可能會以字節(jié)數(shù)組或者字節(jié)塊（bit fields）保存在堆中。
     除了布爾型，其他Java語言中的原始類型都是Java虛擬機中的數(shù)據(jù)類型。在Java中數(shù)據(jù)類型被分為：整形的byte，short，int，long；char和浮點型的float，double。Java語言中的數(shù)據(jù)類型在任何主機上都有同樣的范圍。
     在Java虛擬機中還存在一個Java語言中不能使用的原始數(shù)據(jù)類型返回值類型（returnValue）。這種類型被用來實現(xiàn)Java程序中的“finally clauses”，具體的參見18章的“Finally Clauses”。
     引用類型可能被創(chuàng)建為：類類型（class type），接口類型（interface type），數(shù)組類型（array type）。他們都引用被動態(tài)創(chuàng)建的對象。當(dāng)引用類型引用null時，說明沒有引用任何對象。
     Java虛擬機規(guī)范只定義了每一種數(shù)據(jù)類型表示的范圍，沒有定義在存儲時每種類型占用的空間。他們?nèi)绾未鎯τ蒍ava虛擬機的實現(xiàn)者自己決定。關(guān)于浮點型更多信息參見14章“Floating Point Arithmetic”。

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