作为一名Java程序员,我们需要知道Java代码是怎么运行的。最近复习了深入理解Java虚拟机这本书,做了一下笔记,希望对大家有帮助,如果有不正确的地方,欢迎提出,感激不尽。
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java 代码运行主要流程
本文主要讲解流程如下:
编译
我们都知道,java代码是运行在Java虚拟机上的。但是java是一门面向对象的高级语言,它不仅语法非常复杂,抽象程度也非常高,并不能直接运行在计算机硬件机器上。
Java虚拟机(Java Virtual Machine 简称JVM)是运行所有Java程序的抽象计算机,是Java语言的运行环境。
因此,在运行Java程序之前,需要编译器把代码编译成java虚拟机所能识别的指令程序,这就是Java字节码,即class文件。
所以,Java代码运行的第一步是:把Java源代码编译成.class 字节码文件。
类加载
在Class文件中描述的各种信息,需要被加载到虚拟机之后才能运行和使用。因此,需要把class字节码文件加载到Java虚拟机来。
虚拟机把描述类的数据从 Class 文件加载到内存,并对数据进行校验、转换解析和初始化,最终形成可以被虚拟机直接使用的 Java 类型,这就是虚拟机的 类加载机制。
加载
在 加载阶段,虚拟机需要完成以下3件事情:
加载阶段完成后,这些二进制字节流按照虚拟机所需的格式存储在 方法区之中。
验证
为了确保Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求,不会危害虚拟机的安全,Java虚拟机对输入的字节流走 验证过程。
验证阶段包括四个阶段:文件格式验证、元数据验证、字节码验证、符号引用验证。
准备
准备阶段是正式为类变量分配内存并设置类变量初始值,这些变量所使用的内存都将在方法区中进行分配。如:
public static int value =123;
变量value在准备阶段过后的初始值是0而不是123。
解析
解析阶段是虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程。
比如:com.User类引用com.Tool类,在编译时,User类不知道Tool类的实际内存地址,因此只能使用符号com.Tool(假设)来表示。而在类加载加载User类的时候,可以通过虚拟机获取Tool类的实际内存地址,因此便可以将符号com.Tool替换为Tool类的实际内存地址,即直接引用地址。
解析动作主要针对类或接口、字段、类方法、接口方法、方法类型、方法句柄和调用点限定符 7 类符号引用进行。
初始化
到了初始化阶段,才真正开始执行类中定义的Java字节码。在这个阶段,则根据程序员通过程序制定的主观计划去初始化类变量和其他资源。
创建对象
Java虚拟机是如何执行字节码的呢?我们先来看一下运行时创建对象。
Java是面向对象的编程语言,程序的运行是以对象为调用单位的。
方法调用
JVM的调用单位是对象,但是真正执行功能性的代码还是对象上的方法。
在运行过程中,每当调用进入一个java方法,java虚拟机会在当前线程的java方法栈中生成一个栈帧,用以存放局部变量以及字节码的操作数。方法栈内存是线程私有的,每个线程都有自己的方法栈。如果对应的方法是本地方法,则对应的就是本地方法栈。
java运行时数据区域如下:
解释
当调用Java对象的某个方法时,JVM执行引擎会将该方法的字节码文件翻译成计算机所能识别的机器码,机器码信息保存在方法区中。翻译有解释执行和即时编译两种方式。
两种翻译方式的区别如下:
解释执行来一行代码,解释一行,大部分不常用的代码,都是采用这种方式。
即使编译
对于部分热点代码,将一个方法包含的所有字节码翻译成机器指令,以提高java虚拟机的运行效率。
即时编译是建立经典的 二八定律上,即20%代码占据了80%的计算资源。
执行指令
多线程上下文切换
CPU一通上电,就会周而复始从内存中获取指令、译码、执行。