Java虚拟机规范都有什么?

TheDisguiser 2020-05-19 21:04:43 java常见问答 5902

上回说到了java虚拟机的原理,这次就说说java虚拟机的各种规范,一起来了解一下吧。

一、数据类型规范

Java虚拟机中,分为基本类型与引用类型两种数据类型,所以也存在原始值和引用值两种类型的数值。它们可用于变量赋值、参数传递、方法返回和运算操作。

原始类型与值

Java虚拟机所支持的原始数据类型包括数值类型、boolean类型、和returnAddress类型

数值类型分为整数类型和浮点类型,分别是char,byte,short,int,long;浮点类型即float和double,这里和Java语言中的一致。

returnAddress,意思就是是返回地址,returnAddress类型的值指向一条虚拟机指令的操作码。它在虚拟机中比较典型的一个应用场景是用于jsr程序段落跳转,在try-catch异常处理以及finally代码块经常出现。和数值类的原生类型不同,returnAddress类型在Java语言之中并不存在相应的类型,而且也无法在程序运行期间修改。

虽然Java虚拟机中定义了boolean数据类型,但对它提供的支持十分有限。在Java虚拟机中并没有任何供boolean值专用的字节码指令,Java语言表达式所操作的boolean值,在编译之后都使用Java虚拟机中的int数据类型来代替。(Java虚拟机会把boolean数组元素中的true采用1来表示,false采用0来表示,当Java编译器把Java语言中的boolean类型值映射为Java虚拟机的int类型值时,也必须用上述表示方式)

引用类型与值

Java虚拟机中有三种引用类型:类类型、数组类型和接口类型。它们分别指向动态创建的类实例、数组实例和某个接口的类实例或数组实例。

数组类型最外面那一维元素的类型叫做数组类型的组件类型。一个数组的组件类型也可以是数组。从任意一个数组开始,如果发现其组件类型也是数组类型,那就继续取这个小数组的组件类型,不断执行这样的操作,最终一定可以遇到组件类型不是数组的情况,这时就把这种类型成为本数组的元素类型。数组的元素类型必须是原生类型、类类型或者接口类型之一。

在引用类型的值中还有一个特殊的值:null,当一个引用不指向任何对象的时候,它的值就用null来表示。一个为null的引用,起初并不具备任何实际的运行期类型,但是它可转型为任意的引用类型。引用类型的默认值就是null。Java虚拟机规范并没有规定null在虚拟机实现中应当怎样用编码来表示。

二、运行时数据区域

Java虚拟机规范

三、栈帧

jvm中常指的栈,虚拟机栈中描述的是java方法执行的内存模型,每个方法在执行的同时会创建一个栈帧(Stack Frame)用于存储局部变量表,操作数栈,动态链接,方法出口等信息,每个方法从调用直至执行完成的过程就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈道出栈的过程。(这个区域有两种异常:StackOverflowError 和 OutOfMemeory Error)。局部变量表实际上就是该方法所在的类文件(二进制流文件)中的一部分。

jvm规范允许虚拟机栈使用固定的大小空间或者使用动态扩展空间。

1)stackOverflowError: If the computation in a thread requires a larger Java Virtual Machine stack than is permitted, the Java Virtual Machine throws a StackOverflowError。一般是在递归调用时出现该异常。

2)OutOfMemoryError: If Java Virtual Machine stacks can be dynamically expanded, and expansion is attempted but insufficient memory can be made available to effect the expansion, or if insufficient memory can be made available to create the initial Java Virtual Machine stack for a new thread, the Java Virtual Machine throws an OutOfMemoryError.一般就是在申请了较多内存空间,但却没有释放的场景下出现。

四、PC程序计数器

可以看作当前线程所执行的字节码的行号指示器,当然,实际上可能是一些更高效的方式。

五、本地方法栈

跟虚拟机栈非常类似,它是执行的native方法,native方法指的是使用关键词native修饰的方法,通过这些方法可以调用java以外的程序,比如c/c++的程序。

六、堆

就是JVM中指的堆的地方,对大多数程序来说,java堆是虚拟机所管理的内存中最大的一块,该区域的唯一目的就是存放对象实例和数组,理论上讲所有的对象实例及数组都需要在堆上分配,该部分是GC的主要管理区域,在java堆中还分为:新生代和老年代,java堆可以处于物理上不连续的内存空间中,只要是逻辑上连续即可,并且可以扩展(通过-xmx 和-xms控制,设置为相同就不可以扩展)。

java对象没有显式的内存回收方法,是通过jvm提供的垃圾收集器来统一处理。

七、直接内存

这个部分在图上没有标出,是因为这不是虚拟机运行时数据区的一部分,也不是java虚拟机规范中定义的内存区域。但是这部分也被频繁的使用,在JDK1.4中加入了NIO(new input/output)类,引入了一种基于通道(channel)与缓冲区(buffer)的I/O方式,它可以使用native函数库直接分配堆外内存,然后通过一个存储在java堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。

八、方法区

用于存储已被虚拟机加载的类信息,常量信息,静态变量,即时编译后的代码等数据,它不是一个堆。HotSpot虚拟机的设计团队选择把GC分代收集扩展至方法区,使用永久代来实现方法区。

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