jvm编译class文件原理

㈠ 简述jvm工作原理

java是一种技术，它由四方面组成：Java编程语言、Java类文件格式、Java虚拟机和Java应用程序接口(Java API)。

运行期环境代表着Java平台，开发人员编写Java代码(.java文件)，然后将之编译成字节码(.class文件)，再然后字节码被装入内存，一旦字节码进入虚拟机，它就会被解释器解释执行，或者是被即时代码发生器有选择的转换成机器码执行。

Java平台由Java虚拟机和Java应用程序接口搭建，Java语言则是进入这个平台的通道，用Java语言编写并编译的程序可以运行在这个平台上。

在Java平台的结构中, 可以看出，Java虚拟机(JVM) 处在核心的位置，是程序与底层操作系统和硬件无关的关键。它的下方是移植接口，移植接口由两部分组成：适配器和Java操作系统, 其中依赖于平台的部分称为适配器；JVM 通过移植接口在具体的平台和操作系统上实现；在JVM 的上方是Java的基本类库和扩展类库以及它们的API， 利用Java API编写的应用程序(application) 和小程序(Java applet) 可以在任何Java平台上运行而无需考虑底层平台, 就是因为有Java虚拟机(JVM)实现了程序与操作系统的分离，从而实现了Java 的平台无关性。

JVM在它的生存周期中有一个明确的任务，那就是运行Java程序，因此当Java程序启动的时候，就产生JVM的一个实例；当程序运行结束的时候，该实例也跟着消失了。下面我们从JVM的体系结构和它的运行过程这两个方面来对它进行比较深入的研究。

1、Java虚拟机的体系结构

·每个JVM都有两种机制：

①类装载子系统：装载具有适合名称的类或接口

②执行引擎：负责执行包含在已装载的类或接口中的指令

·每个JVM都包含：

方法区、Java堆、Java栈、本地方法栈、指令计数器及其他隐含寄存器

2、Java代码编译和执行的整个过程

也正如前面所说，Java代码的编译和执行的整个过程大概是：开发人员编写Java代码(.java文件)，然后将之编译成字节码(.class文件)，再然后字节码被装入内存，一旦字节码进入虚拟机，它就会被解释器解释执行，或者是被即时代码发生器有选择的转换成机器码执行。

（1）Java代码编译是由Java源码编译器来完成，也就是Java代码到JVM字节码（.class文件）的过程。

2）Java字节码的执行是由JVM执行引擎来完成

Java代码编译和执行的整个过程包含了以下三个重要的机制:

·Java源码编译机制

·类加载机制

·类执行机制

 

（1）Java源码编译机制

Java 源码编译由以下三个过程组成：

①分析和输入到符号表

②注解处理

③语义分析和生成class文件

最后生成的class文件由以下部分组成：

①结构信息：包括class文件格式版本号及各部分的数量与大小的信息

②元数据：对应于Java源码中声明与常量的信息。包含类/继承的超类/实现的接口的声明信息、域与方法声明信息和常量池

③方法信息：对应Java源码中语句和表达式对应的信息。包含字节码、异常处理器表、求值栈与局部变量区大小、求值栈的类型记录、调试符号信息

（2）类加载机制 JVM的类加载是通过ClassLoader及其子类来完成的

㈡ 描述一下JVM加载class文件的原理

Java语言是一种具有动态性的解释型语言，类(class)只有被加载到JVM中后才能运行。当运行指定程序时，JVM会将编译生成的.class文件按照需求和一定的规则加载到内存中，并组织成为一个完整的Java应用程序。这个加载过程是由类加载器来完成的，具体来说，就是由ClassLoader和它的子类来实现的。类加载器本身也是一个类，其实质是把类文件从硬盘读取到内存中。
类的加载方式分为隐式加载与显式加载两种。隐式加载指的是程序在使用new等方法创建对象时，会隐式地调用类的加载器把对应的类加载到JVM中。显式加载指的是通过直接调用class.forName()方法来把所需要的类加载到JVM中。
任何一个工程项目都是由许多个类组成的，当程序启动时，只把需要加载的类加载到JVM中，其他类只有被使用到的时候才会被加载，采用这种方法，一方面可以加快加载速度，另外一方面可以节约程序运行过程中对内存的开销。此外，在Java语言中，每个类或接口都对应一个.class文件，这些文件可以被看成一个个可以被动态加载的单元，因此当只有部分类被修改时，只需要重新编译变化的类即可，而不需要重新编译所有文件，因此加快了编译速度。

㈢ class对象是在编译后生成的（存在同名.class文件中）既然编译后就生成了class对象为什么JVM加载时又生成个

举例说明下吧:
定义三个类
public class Bill {//省略细节}
public class PhoneBill extends Bill {//省略细节}
public class GasBill extends Bill {//省略细节}
在处理程序里有一个方法，接受一个Bill类型的对象，计算金额。假设两种账单计算方法不同，而传入的Bill对象可能是两种中的任何一种，所以要用instanceof来判断：
public double calculate(Bill bill) {
if (bill instanceof PhoneBill) {
//计算电话账单
}

㈣ JVM_字节码文件(ClassFile)详解

我们知道 javac 命令可以将 .java 文件编译成 .class 文件，而这个 Class 文件 中包含了 Java虚拟机 指令集、符号表以及若干其他辅助信息；最终将在 Java虚拟机 运行。

本文是以 JVM8 为例的。

每一个 Class文件 都有如下的 ClassFile 文件结构：

先简单介绍一下 ClassFile 文件结构各部分含义：

描述符是表示字段或方法类型的字符串。

字段描述符表示类、实例或局部变量的类型。

从上面文法可以看出，字段描述符中一共有三个类型：

方法描述符包含 0 个或者多个参数描述符以及一个返回值描述符。

看了描述符，可能大家有点疑惑，泛型信息怎么表示啊?

常量池的通用格式如下：

目前 JVM8 中一共用 14 种常量类型，分别如下：

我们知道要使用一个字段或者调用一个方法，就必须知道字段或者方法所属类符号引用，和字段的名字和类型，方法的名字和方法参数类型以及方法返回值类型。
但是我们知道类是能继承的，那么子类调用父类的方法或者字段，这里的所属类符号引用，到底是子类本身还是父类的呢？

我们知道类,方法,字段都有不同的访问标志，在 Class 文件 中使用一个 u2 类型数据项来存储，也就是最多可以有 16 个不同标志位。
在类,方法,字段中有相同的标志，也有不同的标志，总体规划，我们可以借助 Modifier 类的源码来了解：

在 Modifier 类中，类的访问标志：

我们知道在 java 中类可以用的修饰符有: public , protected , private , abstract , static , final , strictfp 。

但是我们再看 Class 文件 中类的访问标志：

仔细看，你会发现有些不同点：

在 Modifier 类中，字段的访问标志：

我们知道在 java 中字段可以用的修饰符有: public , protected , private , static , final , transient 和 volatile 。

但是我们再看 Class 文件 中字段的访问标志：

Class 文件 中字段的访问标志和 java 中字段的修饰符差不多，只是多了 ACC_SYNTHETIC 和 ACC_ENUM 两个标志。

在 Modifier 类中，方法的访问标志：

我们知道在 java 中方法可以用的修饰符有:
public , protected , private , abstract , static , final , synchronized , synchronized 和 strictfp 。

但是我们再看 Class 文件 中方法的访问标志：

字段详情 field_info 的格式如下：

方法详情 method_info 的格式如下：

关于 Class 文件 中属性相关信息，我们再后面章节介绍。

我们可以通过 javap 的命令来阅读 Class 文件 中相关信息。

这个是最简单的一个类，没有任何字段和方法，只继承 Object 类，我们来看看它编译后的字节码信息，通过 javap -p -v T.class 的命令：

我们重点关注常量池相关信息，会发现虽然 T.class 很干净，但是也有 15 个常量，来我们依次分析：

与之前的例子相比较，多了一个字段和方法，那么得到的字节码信息如下：

但是你会发现常量池中怎么没有这个字段 name 的 CONSTANT_Fieldref_info 类型的常量呢？
那是因为我们没有使用这个字段。

多写了一个方法 test1 来调用 name 字段和 test 方法，那么得到的字节码信息如下：

这里定义一个父类 TParent ，有一个公共字段 name 和方法 say 。子类

㈤ JVM的组成和运行原理是什么

JVM是Java Virtual Machine（Java虚拟机）的缩写。

1、JVM的组成：

JVM 由类加载器子系统、运行时数据区、执行引擎以及本地方法接口组成。

2、JVM的运行原理：

JVM是java的核心和基础，在java编译器和os平台之间的虚拟处理器。它是一种基于下层的操作系统和硬件平台并利用软件方法来实现的抽象的计算机，可以在上面执行java的字节码程序。java编译器只需面向JVM，生成JVM能理解的代码或字节码文件。Java源文件经编译器，编译成字节码程序，通过JVM将每一条指令翻译成不同平台机器码，通过特定平台运行。

㈥ JVM原理是什么

JVM工作原理和特点主要是指操作系统装入JVM是通过jdk中Java.exe来完成,通过下面4步来完成JVM环境.
1.创建JVM装载环境和配置
2.装载JVM.dll
3.初始化JVM.dll并挂界到JNIENV(JNI调用接口)实例
4.调用JNIEnv实例装载并处理class类。