运行时数据区和指令

1.JVM运行时数据区（JVM Runtime Data Area）#

1.1 Program Counter （程序计数器）#

Each Java Virtual Machine thread has its own pc (program counter) register

每个java虚拟机线程都有自己的PC(程序计数器)寄存器

At any point, each Java Virtual Machine thread is executing the code of a single method, namely the current method for that thread

在任何时候,每个java虚拟机线程都在执行单一的方法代码,既该线程的当前方法

If that method is not native , the pc register contains the address of the Java Virtual Machine instruction currently being executed

如果该方法不是本地方法,则PC(程序计数器)寄存器包含当前正在执行的java虚拟机指令的地址

1.2 JVM Stack（线程私有）#

Each Java Virtual Machine thread has a private Java Virtual Machine stack, created at the same time as the thread

每个java虚拟机线程都有一个私有java虚拟机栈,与线程同时创建

A Java Virtual Machine stack stores frames

java虚拟机栈里存储帧

Frame - 每个方法对应一个栈帧,栈桢结构:

本地变量表(Local Variable Table)

在编译程序代码的时候就可以确定栈帧中需要多大的局部变量表，具体大小可在编译后的 Class 文件中看到。

局部变量表的容量以 Variable Slot（变量槽）为最小单位，每个变量槽都可以存储 32 位长度的内存空间。

在方法执行时，虚拟机使用局部变量表完成参数值到参数变量列表的传递过程的，如果执行的是实例方法，那局部变量表中第 0 位索引的 Slot 默认是用于传递方法所属对象实例的引用（在方法中可以通过关键字 this 来访问到这个隐含的参数）。其余参数则按照参数表顺序排列，占用从 1 开始的局部变量 Slot。

基本类型数据以及引用和 returnAddress（返回地址）占用一个变量槽，long 和 double 需要两个。

操作数栈(Operand Stack)

同样也可以在编译期确定大小

Frame 被创建时，操作栈是空的。操作栈的每个项可以存放 JVM 的各种类型数据，其中 long 和 double 类型（64位数据）占用两个栈深。

方法执行的过程中，会有各种字节码指令往操作数栈中写入和提取内容，也就是出栈和入栈操作

操作栈调用其它有返回结果的方法时，会把结果 push 到栈上（通过操作数栈来进行参数传递）

动态链接(Dynamic Linking)

每个栈帧都包含一个指向运行时常量池中该栈帧所属方法的引用，持有这个引用是为了支持方法调用过程中的动态链接。

在类加载阶段中的解析阶段会将符号引用转为直接引用，这种转化也称为静态解析。另外的一部分将在运行时转化为直接引用，这部分称为动态链接。

https://blog.csdn.net/qq_41813060/article/details/88379473

返回地址（Return Address）

方法开始执行后，只有 2 种方式可以退出：方法返回指令，异常退出。

a() -> b()，方法a调用了方法b, b方法的返回值放在什么地方

栈帧操作详解:

   public class TestIPulsPlus {
       public static void main(String[] args) {
           int i = 8;
           i = i++;
           System.out.println(i); // 输出结果为8，个人最开始觉得是9
       }
   }

对应的本地变量表:

对应的指令:

执行过程分析:

bipush 8 将8压栈

istore_1 将栈顶数据出栈并把值设置给本地变量表中index为1的变量，就是将i=8

iload_1 将本地变量表中index为1的变量值压栈

iinc 1 by 1将本地变量表中index为1的变量值+1

istore_1 将栈顶数据出栈并把值设置给本地变量表中index为1的变量,这个操作会把上一步+1操作的值又覆盖为8

1.3 Heap（线程共享）#

The Java Virtual Machine has a heap that is shared among all Java Virtual Machine threads.

Java虚拟机有一个堆，在所有Java虚拟机线程之间共享。

The heap is the run-time data area from which memory for all class instances and arrays is allocated.

堆是运行时数据区域，所有类实例和数组都从这里分配内存。

1.4 Method Area（线程共享）#

The Java Virtual Machine has a method area that is shared among all Java Virtual Machine threads.

Java虚拟机有一个在所有Java虚拟机线程之间共享的方法区域。

It stores per-class structures

它存储每个类的结构，比如T.Class信息

Runtime Constant Pool 在Method Area中（A run-time constant pool is a per-class or per-interface run-time representation of the constant_pool table in a class file

每个类或每个接口的运行时常量池是类文件中constant_pool表所表示

JDK < 1.8

方法区的实现叫Perm Space

字符串常量位于Perm Space

FGC不会清理

大小启动的时候指定，不能变

JDK >= 1.8

方法区的实现叫Meta Space

会触发FGC清理

不设定的话，最大就是物理内存

1.5 Native Method Stack （线程私有）#

An implementation of the Java Virtual Machine may use conventional stacks called native method stacks

Java虚拟机的实现可以使用称为本机方法堆栈的传统堆栈

1.6 Direct Memory#

JVM可以直接访问的内核空间的内存 (OS 管理的内存)

NIO ，提高效率，实现zero copy

2.JVM指令#

store 出栈

load 压栈

pop 将栈顶数值弹出 (数值不能是long或double类型的)

mul 将栈顶两数值相乘并将结果压入栈顶

sub 将栈顶两数值相减并将结果压入栈顶

invokeStatic 调用静态方法

invokeVirtual 普通方法调用

invokeInterface List list = new ArrayList<>(); list.add()

inovkeSpecial 可以直接定位，不需要多态的方法private 方法，构造方法

invokeDynamic JVM最难的指令，lambda表达式或者反射或者其他动态语言scala kotlin，或者CGLib ASM，动态产生的class，会用到的指令