Java虚拟机结构基础研究之一

核心提示：JVM执行的对象就是大家非常熟悉的class文件，我们也称为类文件，Java虚拟机结构基础研究之一，JVM规范定义的这个编译完成的代码文件(虽然并非强制要求是实际的文件)的格式非常的详实，但是我们这里只说一些宏观的内容，假如需要扩展，但是又没有足够的内存可用或者没有足够的内存为一个新线程创建JVM堆栈，以后有机会再研究

　　JVM执行的对象就是大家非常熟悉的class文件，我们也称为类文件，JVM规范定义的这个编译完成的代码文件(虽然并非强制要求是实际的文件)的格式非常的详实，但是我们这里只说一些宏观的内容，以后有机会再研究细节的内容吧。 JVM要求的类文件的格式是和硬件和操作系统无关的一种二进制格式，它精确定义了类或者接口的表示，它甚至包含了字节顺序这样的细节，而字节顺序在特定平台的目标文件格式中一般都是固定的，不会进行说明。

　　JVM所支持的数据类型和java语言规范中定义的几乎一样，请注重是几乎一样！也就是原始类型和引用类型，他们可以被存储在变量表中，也可以作为参数传递、被方法返回，更通常的就是成为操作的对象。为什么和Java语言规范中定义的不完全一样呢？因为JVM中有一种Java语言所没有的原始类型：返回地址类型(returnAddress type)。该类型是jsr, ret以及jsr_w指令需要使用到的，它的值是JVM指令的操作码的指针，并且它的值是不能被运行中的程序所修改的。

　　另外需要提到的就是布尔类型的值，虽然在Java语言中它是完全独立的值，但是在JVM中只提供了对它的有限支持，表现在：

　　没有单独的操作布尔类型的指令，源代码中的布尔类型的操作在编译以后是作为int类型的值进行操作的。

　　JVM直接支持布尔数组，newarray指令可以创建布尔数组，而它的访问和修改操作却是使用byte类型的数组的操作指令进行的：baload,bastore。(在JDK1.0，1,1以及1.2中，布尔数组被编码为byte数组，每个元素是8位)

　　JVM用1代表true，用0代表false，编译器将源代码中的布尔类型映射为JVM中的int类型，而且必须和JVM的要求一致。

　　另外JVM规范中对于浮点类型的数据有大段的说明，我没有怎么看，主要是讨论JVM的浮点型和IEEE 754的关系的。

　　关于类型的另外一个需要提一下的是类型检查。JVM期望几乎所有的类型检查已经在运行之前完成了(通常是由编译器进行检查的)而不用JVM自己来检查。原始类型的值不需要被标记或者在运行时被检查以确定他们的类型，同样他们也不用和引用类型的值进行区分，区分工作是由JVM的指令集来完成的，JVM的指令集使用不同指令来区分它要操作的值的类型，例如iadd, ladd, fadd以及dadd是用于将两个数字相加并产生数字类型结果的所有JVM指令，但是每个指令都是针对特定类型的，分别对应int, long, float以及double。

　　JVM包含对对象的显式支持。类是动态分配的类实例或者是一个数组，JVM中的引用类型就是对一个对象的引用，引用类型的值可以想象为对象的指针，一个对象同时可能存在多个对它的引用，对象总是通过引用被操作、传递或者测试的。

　　对于引用类型，需要提及的一点就是关于null，它最初是没有运行时类型的，但是它可以被转换为任何类型，而且对于null，JVM并没有要求任何具体的值与之对应。

　　说完上面这些，我们就开始进入我学习JVM时最想了解的部分了，大家可要打起精神哦。
JVM为运行一个程序定义了几种数据区(Data Area)，包括：pc寄存器、JVM堆栈、堆、方法区(Method Area)、运行时常量池(Runtime Constant Pool)以及本机方法堆栈(Native Method Stacks)，这些数据区根据其生存期可以分为两种，一种就是和JVM的生存期相同(包括堆和方法区)，一种和线程的生存期相同(其它的)，和JVM生存期相同的数据区在JVM启动的时候被创建并在JVM退出的时候被销毁，而和线程生存期相同的数据区是每个线程一个的，他们在线程创建的时候被创建，在线程被销毁的时候被销毁。

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　　由于JVM可以同时支持运行多个线程，因此每个线程必然需要各自的PC(PRogram counter)寄存器，无论从什么角度讲，每个JVM线程只能在一个时间只能执行一个方法，该方法也就是线程的当前方法，假如该方法不是本机方法，那么PC寄存器保存的就是当前指令(JVM的指令)的地址， 假如是当前方法是本机方法，PC寄存器的值就没有被定义。JVM的PC寄存器的大小足够大，可以容纳一个returnAddress类型或者特定平台的本机指针。

　　每个JVM线程还拥有一个私有的JVM堆栈，它存储帧(下一篇文章会讲到)。JVM堆栈和像C这样的传统编程语言中的堆栈是类似的，它保存局部变量和部分结果，并且在方法调用和返回中也担任一些职责。因为除了对帧的压入和弹出操作外，对JVM堆栈不能直接进行操作，因此帧可能是在堆上分配的。假如一个线程中计算所需的JVM堆栈大于答应的大小，JVM会抛出StackOverflowError错误，假如JVM堆栈是可以动态伸缩的，假如需要扩展，但是又没有足够的内存可用或者没有足够的内存为一个新线程创建JVM堆栈，JVM会抛出OutOfMemoryError错误。