從組成結構上看,一個Java 虛擬機(HotSpot 為例),主要包括指令集合,指令解析器,程序執行指令 等3個方面,其中:
指令集合:指的是我們常說的字節碼(Byte Code),主要指將源文件代碼(Source File Code) 編譯運行生成的,比如在Java中是通過javac命令編譯(.java)文件生成,而在Python中是通過jython命令來編譯(.py)文件生成。
指令解析器:主要是指字節碼解釋器(Byte Code Interpreter)和即時編譯器(JIT Compiler),比如一個Java 虛擬機(HotSpot 為例),就有一個字節碼解釋器和兩個即時編譯器(Server編譯器和Client 編譯器)。
程序執行指令: 主要是指操作內存區域,以裝載和執行,一般是JVM負責 將 字節碼 解釋成具體的機器指令來執行。
一般來說,任何一個Java虛擬機都會包含這三個方面的,但是具體的有各有所不同:
字節碼指令:JVM 具有針對以下任務組的字節碼指令規范:加載和存儲,算術,類型轉換,對象創建和操作,操作數棧管理(push/pop),控制轉移(分支),方法調用和返回,拋出異常,基于監視器的并發。被加載到JVM后可以被執行,其中字節碼是實現跨平臺的基礎。
字節碼解釋器:用于將字節碼解析成計算機能執行的語言,一臺計算機有了 Java 字節碼解釋器后,它就可以運行任何 Java 字節碼程序。同樣的 Java 程序就可以在具有了這種解釋器的硬件架構的計算機上運行,實現了“跨平臺”。
JIT即時編譯器:JIT 編譯器可以在執行程序時將 Java 字節碼翻譯成本地機器語言。一般來講,Java 字節碼經過 字節碼解釋器執行時,執行速度總是比編譯成本地機器語言的同一程序的執行速度慢。而 即時編譯器 在執行程序時將 Java 字節碼翻譯成本地機器語言,以顯著加快整體執行時間。
JVM 操作內存:JVM 有一個堆( heap )用于存儲對象和數組。垃圾回收器要在這里工作。代碼、常量和其他類數據存儲在方法區( method area )中。每個 JVM 線程也有自己的調用棧( JVM stack ),用于存儲 “幀”。每次調用方法時都會創建一個新的 幀(放到棧里),并在該方法退出時銷毀該幀。每個幀提供一個操作數堆棧 ( operand stack)和一個局部變量數組 ( local variables )。操作數棧用于計算操作數和接收被調用方法的 “返回值”,而局部變量數據用于傳遞“方法參數”。
除此之外,每個特定的主機操作系統都需要自己的 JVM 和運行時實現。
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