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2. JVM基础

分类: 文章 • 2024-10-14 17:48:40
1 java从编码到执行

2. JVM基础

2 从跨平台到跨语言
  1. jvm相当于虚构出来的一个计算机，有自己的字节码指令集，即自己的汇编语言，也有自己的内存管理方案：栈、堆、方法区
  2. jvm跟java语言无关，跟class有关，只要语言能编译成class，jvm就能执行
  3. jvm是一种规范，调优是针对这个规范的来具体实现
  4. 常见的jvm实现
    1. HotSpot：Oracle公司
    2. Jrockit：已与HotSpot合并
    3. J9：IBM公司
    4. Microsoft VM
    5. TaobaoVM：hotspot深度定制版
    6. Liquid VM：直接针对硬件
    7. zing：azul公司，很贵，垃圾回收快，业界标杆，ZGC就是参考的zing里的实现
  5. 所谓的java8以后都收费，是虚拟机收费，而不是java语言本身收费，我们可以使用openjdk、TablBaoVM，这些内涵开源的hotspot版本的jdk，免费使用
  6. jdk、jre、jvm间关系
    1. jdk = jre+development kit
      1. development kit包括一些调试的工具，jdk目录里，除了jre，都是jdk的内容
    2. jre = jvm+core lib
    3. jvm
3 翻译.class文件

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  1. 可以使用sublime、notepad、Intellij的BinEd，将.class文件以16进制码或2进制码打开
    1. BinEd：File–Open As Binary，选项Binary为二进制显式，HEX为16进制
  2. 这个二进制字节流，是由java虚拟机进行解释
  3. 字节流中的数据类型
    1. u1：1个字节的无符号整数，1个字节应该是8位二进制数，也就是2位的16进制数
    2. u2：2字节
    3. u4：4字节
    4. u8：8字节
    5. _info：表类型，是hotspot源码中的写法
  4. 几个位置字节的含义
    1. 1-4字节：Magic Number，CA FE BA BE：表示文件类型为javac编译的class文件
    2. 5-8字节：表示版本号，2个字节的Minor Version小版本号+2字节的Major Version大版本号，java1.8对应的大版本号值就是十六进制的0034，即52
    3. 9-10字节：constant_pool_count，表示常量池中有多少内容，由于占用2个字节，因此最多存放2的16次方个常量，但由于常量池中，预留了一位不允许使用，因此常量池实际上可以存放constant_pool_count-1个常量
    4. constant_pool：长度为constant_pool_count-1的一张表(数组)，编号从1 开始，0号做了预留，里面内容特别繁琐
    5. access_flags：修饰class的一些关键字，使用按位或运算，例如0x0421，表示0x0001(public)|0x0020(invokespectial为真)|0x0400(abstract)，也就是说，该类由public abstract修饰
    6. this_class：当前的class，是常量池中的哪个常量表示
    7. supper_class：
    8. interfaces_count
    9. interfaces
    10. fields_count
    11. fields
    12. methods_count
    13. methods
    14. attributes_count
    15. attributes
  5. 直接看二进制或十六进制码过于费劲，可以使用工具对class中内容进行翻译
    1. javap -v class位置
    2. JBE：java bytecode editor可以直接修改二进制码
    3. JClass-Lib：IDEA插件，安装好后，鼠标点进class里，view–Show bytecode with jclasslib
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  6. 每一个常量，第1个字节都表示常量的类型，从1到18分别有不同的含义
    1. CONSTANT_Utf8_info：可以理解为一个utf8编码格式的字符对象
    2. CONSTANT_Methodref_info：可以理解为一个存放方法引用信息的对象，该对象中含有两个引用，这两个引用通过二进制码0002与000D所表示的常量池中的第2和第13个常量，即一个指向表示当前方法所在类的CONSTANT_Class_info对象，另一个指向表示方法名和类型的CONSTANT_NameAndType对象
    3. CONSTANT_NamedAndType_info：该对象也包含两个引用，一个指向第4个表示方法名的CONSTANT_Utf8_info对象，一个指向第5个表示方法返回值的CONSTANT_Utf8_info对象。其中<init>表示该方法为初始化方法，<()V>表示该方法无参，且返回值为void
    4. 具体(V)表示的含义，可以参考图中methods-descriptor_index中的解释，以及fields-descriptor_index中的解释，注意该图中涉及到index，都表示在常量值中的元素位置
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  7. methods中会有一些附加属性，而Code属性是其中最重要的那个，表示代码是怎么实现的，比如对于该方法，字节码指令为2ab70001b1，JVM将2a转为JVM中为汇编指令aload_0，表示将方法局部变量表中第0项(this)，扔到操作数栈中，然后将b7转为invokespecial，表示调用this的构造方法，然后将这个方法后面4位0001所指向常量池中第一个常量的构造方法，为Object构造方法，进行调用，所以创建对象前，会先调用父类构造器。最后JVM将这些指令一条条的执行
  8. java指令集最多有256个，指令可以在java虚拟机规范文档中，找到对应的含义

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