java 虚拟机详解

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一、Java虚拟机栈与栈帧详解

在Java编程中，栈和堆是两个主要的内存区域，各有其独特的作用和功能。首先我们来深入了解一下区别：

堆和堆：内存工作的划分

堆作为程序执行的一个层次，负责方法调用处理和数据存储的特​​点是速度非常快，不需要垃圾回收，操作特别简单。每个线程都有自己的堆栈，其中存储局部变量和方法调用详细信息，其生命周期与线程同步。

相比之下，堆是数据存储的主要区域，用于存储对象实例和全局变量。它的生命周期不受线程影响，垃圾收集机制会定期清理不再使用的内存。

接下来我们重点介绍Java虚拟机栈，它是每个线程的核心组件：

Java虚拟机栈：中央程序执行指令

每个线程都有自己独立的堆栈，存放方法调用的堆栈帧。这些堆栈帧在方法执行期间创建和销毁。栈帧包含局部变量表和操作数栈，前者用于方法执行过程中临时存储参数和局部变量，后者是计算和存中间结果的主要区域。

局部变量表中的索引（Solt）根据变量类型（例如基类型和引用类型）分配空间。例如int和double各占用两个Solt，参数和局部变量的数量直接影响栈帧大小。

需要注意的是，Java中的符号引用和动态链接机制为方法调用提供了灵活性。静态链接是在编译时确定的，而动态链接是在运行时根据方法调用的实际上下文发生的。

链接和动态绑定机制

Java支持两种绑定机制：早期绑定（在编译时指定）和晚期绑定（在运行时指定）。通过虚方法表和接口表，Java支持封装、继承和多态性。方法的虚函数特性（非虚方法的最终修饰）提供了动态链接的可能性。

Java7中引入的Invokedynamic进一步扩展了方法调用并支持动态类型语言，为编译器提供了更大的灵活性。

类型检查是区分静态类型语言和动态类型语言的重要标志。

方法重写和异常处理

方法重写取决于运行时类型，Java使用虚拟方法表来确定调用哪个具体实现。如果直接访问的简单名称权限允许，则返回直接方法引用，否则，将按照类的继承链进行搜索，直到找到合适的方法或引发异常。方法调用完成后，涉及到清除局部变量、恢复操作数栈、设置PC寄存器的值。正常退出和异常退出处理也不同。

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二、什么是Java虚拟机？它的作用是什么？

Java虚拟机是一种抽象计算机，无需修改即可在多种平台上运行。

Java虚拟机是通过在真实计算机上模拟各种计算机功能来实现的。Java虚拟机有自己完整的硬件架构，如处理器、堆栈、寄存器等。并且还有相应的引导系统。

Java虚拟机保存了与特定操作系统平台相关的信息，因此Java程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码，无需修改即可在多个平台上运行。

扩展信息：

Java虚拟机支持大约248字节的代码。每个字节码执行基本的CPU操作，例如将整数添加到寄存器、传递子例程等。Java脚本是相当于Java程序的汇编语言。

Java脚本中的命令包含一个单字节运算符，用于指定要执行的操作，并且没有或多个操作数提供操作所需的参数或数据。许多指令没有操作数，仅由一个字节运算符组成。

参考来源：—java虚拟机