0

0

JAVA虚拟机(JVM)详细介绍(六)——字节码执行引擎

王林

王林

发布时间:2019-08-24 15:57:14

|

3043人浏览过

|

来源于CSDN

转载

jvm中的执行引擎在执行java代码的时候,一般有解释执行(通过解释器执行)和编译执行(通过即时编译器产生本地代码执行)两种选择。

栈帧

定义:

栈帧是用于支持虚拟机进行方法调用和方法执行的数据结构,它位于虚拟机栈里面。

作用:

立即学习Java免费学习笔记(深入)”;

每个方法从调用开始到执行完成的过程中,都对应着一个栈帧在虚拟机栈里面从入栈到出栈的过程。

20190618170100488.png

特点:

(1)栈帧包括了局部变量表,操作数栈等,到底是需要多大的局部变量表,多深的操作数栈是在编译期确定的。因为一个栈帧需要分配多少内存,不会受到程序运行期变量数据的影响。

(2)两个栈帧之间的数据共享。在概念模型中,两个栈帧是完全独立的,但是在虚拟机的实现里会做一些优化处理,令两个栈帧出现一部分重叠。这样在进行方法调用时,就可以共用一部分数据,无须进行额外的参数复制传递。

20190619194714705.jpg

(1)局部变量表

局部变量表是一组变量值存储空间,用于存放方法参数和方法内部定义的局部变量。

//方法参数   
max(int a,int b)
int a;//全局变量
void say(){
   int b=0;//局部变量
 }

局部变量和类变量(用static修饰的变量)不同

类变量有两次赋初始值的过程:准备阶段(赋予系统初始值)和初始化阶段(赋予程序员定义的初始值)。所以即使在初始化阶段没有为类变量赋值也没关系,它仍然有一个确定的初始值。
但局部变量不一样,如果定义了,但没有赋初始值,是不能使用的。

(2)操作栈

当一个方法刚刚开始执行的时候,这个方法的操作数栈是空的,在方法的执行过程中,会有各种字节码指令往操作数栈中写入和提取内容,也就是出栈、入栈操作。

例如,计算:

int a=2+3

操作数栈中最接近栈顶的两个元素是2和3,当执行iadd指令时,会将2和3出栈并相加,然后将相加的结果5入栈。

(3)动态链接

Class文件的常量池中存有大量的符号引用,字节码中的方法调用指令就以常量池中指向方法的符号引用作为参数。这些符号引用分为两部分:

静态解析:在类加载阶段或第一次使用的时候就转化为直接引用。动态链接:在每一次运行期间转化为直接引用。

(4)返回地址


当一个方法开始执行后,只有两种方式可以退出这个方法:正常退出、异常退出。无论采用何种退出方式,在方法退出之后,都需要返回到方法被调用的位置,程序才能继续执行。

当方法正常退出时

调用者的PC计数器作为返回地址。栈帧中一般会保存这个计数器值。

当方法异常退出时

返回地址是要通过异常处理器表来确定的。栈帧中一般不会保存这部分信息。

方法调用

方法调用是确定调用哪一个方法。

(1)解析

对“编译器可知,运行期不可变”的方法进行调用称为解析。符合这种要求的方法主要包括

静态方法,用static修饰的方法私有方法,用private修饰的方法

(2)分派

分派讲解了虚拟机如何确定正确的目标方法。分派分为静态分派和动态分派。讲解静动态分派之前,我们先看个多态的例子。

Human man=new Man();

在这段代码中,Human为静态类型,其在编译期是可知的。Man是实际类型,结果在运行期才可确定,编译期在编译程序的时候并不知道一个对象的实际类型是什么。

无限画
无限画

千库网旗下AI绘画创作平台

下载

静态分派:

所有依赖静态类型来定位方法执行版本的分派动作称为静态分派。它的典型应用是重载。

public class StaticDispatch{  
   static abstract class Human{  
    }  
   static class Man extends Human{
    }
    static class Woman extends Human{
    }
    public void say(Human hum){  
        System.out.println("I am human");  
    }  
    public void say(Man hum){  
        System.out.println("I am man");  
    }  
    public void say(Woman hum){  
        System.out.println("I am woman");  
    }  
    
    public static void main(String[] args){  
        Human man = new Man();  
        Human woman = new Woman();  
        StaticDispatch sr = new StaticDispatch();  
        sr.say(man);  
        sr.say(woman);  
    }  
}

运行结果是:

I am human
I am human

为什么会产生这个结果呢?
因为编译器在重载时,是通过参数的静态类型而不是实际类型作为判断依据的。在编译阶段,javac编译器会根据参数的静态类型决定使用哪个重载版本,所以两个对say()方法的调用实际为sr.say(Human)。

动态分派:

在运行期根据实际类型确定方法执行版本的分派过程。它的典型应用是重写。

public class DynamicDispatch{  
   static abstract class Human{  
            protected abstract void say();
    }  
   static class Man extends Human{
            @Override
             protected abstract void say(){
             System.out.println("I am man");  
            }
    }
    static class Woman extends Human{
         @Override
             protected abstract void say(){
             System.out.println("I am woman ");  
            }
    }
    
    public static void main(String[] args){  
        Human man = new Man();  
        Human woman = new Woman();  
        man.say();
        woman.say();
        man=new Woman();
        man.say();
    }  
}

运行结果:

I am man
I am woman 
I am woman

这似乎才是我们平时敲的java代码。对于方法重写,在运行时才确定调用哪个方法。由于Human的实际类型是man,因此调用的是man的name方法。其余的同理。

动态分派的实现依赖于方法区中的虚方法表,它里面存放着各个方法的实际入口地址。如果某个方法在子类中被重写了,那子类方法表中的地址将会替换为指向子类实现版本的入口地址,否则,指向父类的实现入口。

单分派和多分派:

方法的接收者与方法的参数统称为方法的宗量,根据分派基于多少种宗量,分为单分派和多分派。

在静态分派中,需要调用者的实际类型和方法参数的类型才能确定方法版本,所以其是多分派类型。在动态分派中,已经知道了参数的实际类型,所以此时只需知道方法调用者的实际类型就可以确定出方法版本,所以其是单分派类型。综上,java是一门静态多分派,动态单分派的语言。

字节码解释执行引擎

虚拟机中的字节码解释执行引擎是基于栈的。下面通过一段代码来仔细看一下其解释的执行过程。

public int calc(){  
    int a = 100;  
    int b = 200;  
    int c = 300;  
    return (a + b) * c;  
}

第一步:将100入栈。

20190621162245618.jpg

第二步:将操作栈中的100出栈并存放到局部变量中。后面的200,300同理。

20190621162348556.jpg

第三步:将局部变量表中的100复制到操作数栈顶。

20190621162353298.jpg

第四步:将局部变量表中的200复制到操作数栈顶。

20190621162356788.jpg

第五步:将100和200出栈,做整型加法,最后将结果300重新入栈。

20190621162405285.jpg

第六步:将第三个数300从局部变量表复制到栈顶。接下来就是将两个300出栈,进行整型乘法,将最后的结果90000入栈。

20190621162413216.jpg

第七步:方法结束,将操作数栈顶的整型值返回给此方法的调用者。

2019062116242183.jpg

以上便是关于JAVA虚拟机——字节码执行引擎的全部介绍,更多相关问题请访问PHP中文网:JAVA视频教程

相关文章

java速学教程(入门到精通)
java速学教程(入门到精通)

java怎么学习?java怎么入门?java在哪学?java怎么学才快?不用担心,这里为大家提供了java速学教程(入门到精通),有需要的小伙伴保存下载就能学习啦!

下载

本站声明:本文内容由网友自发贡献,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容,请联系admin@php.cn

热门AI工具

更多
DeepSeek
DeepSeek

幻方量化公司旗下的开源大模型平台

豆包大模型
豆包大模型

字节跳动自主研发的一系列大型语言模型

WorkBuddy
WorkBuddy

腾讯云推出的AI原生桌面智能体工作台

腾讯元宝
腾讯元宝

腾讯混元平台推出的AI助手

文心一言
文心一言

文心一言是百度开发的AI聊天机器人,通过对话可以生成各种形式的内容。

讯飞写作
讯飞写作

基于讯飞星火大模型的AI写作工具,可以快速生成新闻稿件、品宣文案、工作总结、心得体会等各种文文稿

即梦AI
即梦AI

一站式AI创作平台,免费AI图片和视频生成。

ChatGPT
ChatGPT

最最强大的AI聊天机器人程序,ChatGPT不单是聊天机器人,还能进行撰写邮件、视频脚本、文案、翻译、代码等任务。

相关专题

更多
java基础知识汇总
java基础知识汇总

java基础知识有Java的历史和特点、Java的开发环境、Java的基本数据类型、变量和常量、运算符和表达式、控制语句、数组和字符串等等知识点。想要知道更多关于java基础知识的朋友,请阅读本专题下面的的有关文章,欢迎大家来php中文网学习。

1568

2023.10.24

java多态详细介绍
java多态详细介绍

本专题整合了java多态相关内容,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

27

2025.11.27

java多态详细介绍
java多态详细介绍

本专题整合了java多态相关内容,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

27

2025.11.27

java多态详细介绍
java多态详细介绍

本专题整合了java多态相关内容,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

27

2025.11.27

treenode的用法
treenode的用法

​在计算机编程领域,TreeNode是一种常见的数据结构,通常用于构建树形结构。在不同的编程语言中,TreeNode可能有不同的实现方式和用法,通常用于表示树的节点信息。更多关于treenode相关问题详情请看本专题下面的文章。php中文网欢迎大家前来学习。

550

2023.12.01

C++ 高效算法与数据结构
C++ 高效算法与数据结构

本专题讲解 C++ 中常用算法与数据结构的实现与优化,涵盖排序算法(快速排序、归并排序)、查找算法、图算法、动态规划、贪心算法等,并结合实际案例分析如何选择最优算法来提高程序效率。通过深入理解数据结构(链表、树、堆、哈希表等),帮助开发者提升 在复杂应用中的算法设计与性能优化能力。

30

2025.12.22

深入理解算法:高效算法与数据结构专题
深入理解算法:高效算法与数据结构专题

本专题专注于算法与数据结构的核心概念,适合想深入理解并提升编程能力的开发者。专题内容包括常见数据结构的实现与应用,如数组、链表、栈、队列、哈希表、树、图等;以及高效的排序算法、搜索算法、动态规划等经典算法。通过详细的讲解与复杂度分析,帮助开发者不仅能熟练运用这些基础知识,还能在实际编程中优化性能,提高代码的执行效率。本专题适合准备面试的开发者,也适合希望提高算法思维的编程爱好者。

45

2026.01.06

堆和栈的区别
堆和栈的区别

堆和栈的区别:1、内存分配方式不同;2、大小不同;3、数据访问方式不同;4、数据的生命周期。本专题为大家提供堆和栈的区别的相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

446

2023.07.18

TypeScript类型系统进阶与大型前端项目实践
TypeScript类型系统进阶与大型前端项目实践

本专题围绕 TypeScript 在大型前端项目中的应用展开,深入讲解类型系统设计与工程化开发方法。内容包括泛型与高级类型、类型推断机制、声明文件编写、模块化结构设计以及代码规范管理。通过真实项目案例分析,帮助开发者构建类型安全、结构清晰、易维护的前端工程体系,提高团队协作效率与代码质量。

26

2026.03.13

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号 技术交流群
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2026 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn | 湘ICP备2023035733号