java文件汇编 jvm汇编

Java体系结构

JVM整体结构

HotSpot VM是目前市面上高性能虚拟机的代表作之一

它采用解释器与及时编译器并存的架构

执行引擎包含三部分：解释器，及时编译器，垃圾回收器

Java代码的执行流程

只能被Java虚拟机所能解释的字节码文件，就可以自己设计一套代码

JVM的架构模型

Java编译器输入的指令流基本是一种基于栈的指令集架构，另一种指令集架构是基于寄存器的指令集架构。

基于栈的指令集架构：

• 设计和实现更简单，适用于资源受限的系统。
• 避开了寄存器的分配难题：使用零地址指令方式分配
• 指令流中的大部分指令是零地址指令，其执行过程依赖于操作栈。指令集更小，编译器更容易实现。
• 不需要硬件支持，可移植性更好，更好实现跨平台

基于寄存器架构的特点

• 典型的应用是x86的二进制指令集：比如传统的PC以及Android的Davlik虚拟机。
• 指令集架构则完全依赖硬件，可移植性差
• 性能优秀和执行更高效
• 花费更少的指令去完成一项操作。
• 在大部分情况下，基于寄存器架构的指令集往往都以一地址指令、二地址指令和三地址指令为主，而基于栈式架构的指令集却是以零地址指令为主方水洋

同样执行2+3这种逻辑操作，其指令分别如下：
基于栈的计算流程（以Java虚拟机为例）：

iconst_2 //常量2入栈
istore_1
iconst_3 // 常量3入栈
istore_2
iload_1
iload_2
iadd //常量2/3出栈，执行相加
istore_0 // 结果5入栈

基于寄存器的计算流程

mov eax,2 //将eax寄存器的值设为1
add eax,3 //使eax寄存器的值加3

字节码与反编译

执行一个简单的代码，查看字节码反编译后的结果

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        int i = 2 + 3;
    }
}

然后找到编译后的class文件，使用下列命令进行反编译

javap -v Demo.class

得到的文件为：

public static void main(java.lang.String[]);
    descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
    Code:
      stack=2, locals=4, args_size=1
         0: iconst_2
         1: istore_1
         2: iconst_3
         3: istore_2
         4: iload_1
         5: iload_2
         6: iadd
         7: istore_3
         8: return
      LineNumberTable:
        line 9: 0
        line 10: 2
        line 11: 4
        line 12: 8
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       9     0  args   [Ljava/lang/String;
            2       7     1     i   I
            4       5     2     j   I
            8       1     3     k   I

总结

由于跨平台的设计，Java指令都是根据栈来设计的。不同平台CPU架构不同，所以不能设计基于寄存器的。优点是跨平台，指令集小，编译器容易实现，缺点是性能下降，实现同样的功能需要更多的指令。

栈

• 跨平台性
• 指令集小
• 指令多
• 执行性能比寄存器差

JVM的生命周期

虚拟机的启动

Java虚拟机的启动是通过引导类加载器（bootstrap class loader）创建一个初始类（initial class）来完成的，这个类是由虚拟机的具体实现指定的。

虚拟机的执行

• 一个运行的Java虚拟机有一个清晰的任务：执行Java程序
• 程序开始的时候它运行，结束的时候他停止
• 执行一个Java程序实际执行的是一个Java虚拟机的进程

虚拟机的退出

• 程序正常进行结束
• 程序在执行时遇到某个异常或者错误而异常终止
• 由于操作系统用法错误而导致Java虚拟机进程终止
• 某线程调用Runtime类或system类的exit方法，或Runtim类的halt方法，并且Java安全管理器也允许这次exit或者halt操作
• 除此之外，JNI（Java Native Interface）规范描述了用JNI Invocation API来加载或卸载Java虚拟机时，Java虚拟机的退出情况。