Java程序运行原理

　　Java程序运行：需要将其编译成class文件，然后再运行

一、java程序运行原理

  一）java运行原理图

　　

 

　　1、class文件内容

　　class文件包含java程序执行的字节码

　　数据严格按照格式紧凑排列在ckass文件中的二进制限流，中间无任何分隔符；文件开头有一个0xcafevase(16进制)特殊的一个 标志

　　

# 编译java源码
javac Hello.java

# 查看class文件
javap -v Hello.class > Hello.txt

　　　　class内容——版本号/访问控制

　　版本号规则：JDK5/6/7/8分别对应49,50,51,52

　　访问标志

·　　

 　　　　class内容——常量池

　　

  

 　　　　class内容——构造方法

　　

 　　没有定义构造函数时，会隐式的无参构造函数

　　　　class内容——程序入口main方法

　　

　　描述了方法的

• 访问控制
• 本地变量数量
• 参数数量
• 方法对应栈帧中操作数栈的深度
• JVM执行引擎去执行这些源码编译过后的指令码。javap翻译出来是操作符，class文件内存储的是指令码。前面的数字是偏移量（字节），jvm根据这个去区分不同的指令

 

　　2、JVM运行时

　　　　数据区

　　

 

　　线程独占：每个线程都会有它独立的空间，随线程生命周期而创建和销毁

　　线程共享：所有线程能访问这块内存数据，随虚拟机或GC而创建和销毁

　　　　方法区

　　

 

 　　JVM用来存储加载的类信息、常量、静态变量、编译后的代码等数据

　　虚拟机规范中这是一个逻辑区划，具体实现根据不同虚拟机来实现。

　　　　堆内存

　　

 

 　　堆内存还可以细分为：老年代、新生代（Eden、From Survisor、To Survisor）

　　JVM启动时创建，存放对象的实例。垃圾回收器主要就是管理堆内存。若满了就会出现OutOfMemroyError

　　　　虚拟机栈

　　

 　　虚拟机栈：每个线程都在这个空间有一个私有的空间

　　线程栈由多个线帧（Stack Frame）组成

　　一个线程执行一个或多个方法，一个方法对应一个栈帧

　　栈帧内容包含：局部变量表、操作数栈、动态链接、方法返回地址、附加信息等

　　栈内存默认最大是2M，超出则抛出StackOverflowError

　　　　本地方法栈

　　

 

 

 　　和虚拟机栈功能类似，虚拟机栈是为虚拟机执行java方法而准备的。本地方法栈是为虚拟机使用Native本地方法而准备的

　　虚拟机规范没有规定具体的实现，由不同的虚拟机厂商去实现。

　　HotSpot虚拟机中虚拟机栈和本地方法栈的实现式一样的。同样，超出大小以后也会抛出StackOverflowError。

 

　　　　程序计数器

　　

 

 　　程序计数器（Program Counter Register）记录当前线程执行字节码的位置，存储的是字节码指令地址，若执行Native方法，则计数器值为空

　　每个线程都在这个空间有一个私有的空间，占用内存空间很少。

　　CPU同一时间，只会执行一条线程中的指令，JVM多线程会轮流切换并分配CPU执行时间的方式。为了线程切换后，需要通过程序计数器，来恢复正确的执行位置。

 

  二）java虚拟机

　　JVM是java语言最大的特点。java的优缺点也是源于JVM技术。

　　JVM是一个可运行java字节码的虚拟计算机系统。

　　JVM有一个解释器组件，可以实现Java字节码和计算机操作系统之间的通信。还包括一组寄存器、一个栈、一个垃圾回收堆和一个存储方法域

　　JVM屏蔽了与具体操作系统平台相关的信息，使Java程序只需生成在Java虚拟机上运行的字节码，就可以在多种平台上不加修改地运行。这个也是java最大的特色跨平台性，也就是一处编写，处处运行。JVM在执行字节码时，实际上最终还是把字节码解释成具体平台上的机器指令执行。

　　编译虚拟机的指令集与编译微处理器的指令集非常类似。这就是java最受人批评的一个地方，运行在JVM上面当然没有直接运行在操作系统上快。所以有人总是说java的运行速度比不上C语言。

  三）分析程序

1、符号 /* */ 指示中间的语句是该程序中的注释。多行注释以 /* 开始，以 */ 结束。单行注释以 // 开始，以行末结束，java文档注释使用/**  */。

2、关键字 class 声明类的定义，还帮助编译器理解它是一个类的声明。

3、整个类及其所有成员都是在一对大括号中（即 { 和 } 之间）定义的。它们标志着类定义块的开始和结束。

4、程序从 main( ) 方法开始执行。

5、关键字 public 是一个访问说明符，控制类成员的可见度和作用域。

6、关键字 static 允许调用 main( ) 方法，而无需创建类的实例。

7、关键字 void 告诉编译器 main( ) 方法在执行时不返回任何值。

8、main( )方法是所有Java 应用程序的起始点。

9、args[ ]是String类型的数组。

10、println( )方法通过 System.out 显示作为参数传递给它的字符串。

  四）程序完整运行分析