字节码执行引擎概述
- JVM的字节码执行引擎,功能基本就是输入字节码文件,然后对字节码进行解析并处理,最后输出执行的结果
- 实现方式可能有通过解释器直接解释执行字节码,或者是通过即时编译器产生本地代码,也就是编译执行,当然也可能两者皆有
栈帧概述
- 栈帧是用于支持JVM进行方法调用和方法执行的数据结构
- 栈帧随着方法调用而创建,随着方法结束而销毁
- 栈帧里面存储了方法的局部变量,操作数栈,动态连接,方法返回地址等信息
栈帧概念结构
上图是一个栈帧概念结构,这个图里面有很多的线程。我们先来看一下当前线程,对一个线程在同一时刻肯定是在执行一条指令,也就是说它一定在一个方法里面。一个线程里面有很多的帧栈,比如当前栈帧里面就存放着局部变量表,操作数栈,动态链接,方法返回地址等等。一个线程里面可以有很多这样的栈帧,这些栈帧组合起来就是我们的栈,也就是说栈里面放的是帧,而多个帧组合起来也就是我们的栈。大概就是这个意思
局部变量表
局部变量表:用来存放方法参数和方法内部定义的局部变量的存储空间
- 以变量槽slot为单位,目前一个slot存放32位以内的数据类型
- 对于64位的数据占2个slot
- 对于实例方法,第0位slot存放的是this,然后从1到n,依次分配给参数列表
- 然后根据方法体内部定义的变量顺序和作用域来分配slot
- slot是复用的,以节省栈帧的空间,这种设计可能会影响到系统的垃圾收集行为
操作数栈
操作数栈:用来存放方法运行期间,各个指令操作的数据。
- 操作数栈中元素的数据类型必须和字节码指令的顺序严格匹配
- 虚拟机在实现栈帧的时候可能会做一些优化,让两个栈帧出现部分重叠区域,以存放公用的数据
动态连接
动态连接:每个栈帧持有一个指向运行时常量池中该栈帧所属方法的引用,以支持方法调用过程的动态连接
- 静态解析:类加载的时候,符号引用就转化成直接引用
- 动态连接。运行期间转换未直接引用
方法返回地址
方法返回地址:方法执行后返回的地址
方法调用
方法调用:方法调用就是确定具体调用那一个方法,并不涉及方法内部的执行过程
- 部分方法是直接在类加载的解析阶段,就确定了直接引用关系
- 但是对于实例方法,也称虚方法,因为重载和多态,需要运行期动态委派
分派
分派:又分成静态分派和动态分派
- 静态分派:所有依赖静态类型来定位方法执行版本的分派方式,比如:重载方法
- 动态分派:根据运行期的实际类型来定位方法执行版本的分派方式,比如:覆盖方法
- 单分派和多分派:就是按照分派思考的维度,多余一个的就是算多分派,只有一个的称为单分派
- 如何执行方法中的字节码指令:JVM通过基于栈的字节码解释执行引擎来执行指令,JVM的指令集也是基于栈的