Java虛拟機如何運作Java位元組碼？

前言：

作為一個java程式員，應該要知道一段代碼是如何在jvm裡運作的，是以今天這篇文章就講解下java程式運作原理分析。

正文：

一、Java的class檔案的内容

1.首先編寫一個簡單的代碼

public class StringDemo {
    public static void main(String[] args) {
       String s=new String("hello world");
        System.out.println(s);
    }
}

2.運作程式編譯成class檔案，class檔案的檢視可以用Java class檔案分析工具 -- Classpy

3.這種位元組碼檔案我們肯定看不懂，是以我們可以通過指令Javap來轉換成我們人類可以看懂的

4.打開StringDemo.txt檔案，即下圖的内容

public class com.dada.demo.controller.StringDemo
  minor version: 0
  major version: 52
  flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:
   #1 = Methodref          #8.#24         // java/lang/Object."<init>":()V
   #2 = Class              #25            // java/lang/String
   #3 = String             #26            // hello world
   #4 = Methodref          #2.#27         // java/lang/String."<init>":(Ljava/lang/String;)V
   #5 = Fieldref           #28.#29        // java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
   #6 = Methodref          #30.#31        // java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
   #7 = Class              #32            // com/dada/demo/controller/StringDemo
   #8 = Class              #33            // java/lang/Object
   #9 = Utf8               <init>
  #10 = Utf8               ()V
  #11 = Utf8               Code
  #12 = Utf8               LineNumberTable
  #13 = Utf8               LocalVariableTable
  #14 = Utf8               this
  #15 = Utf8               Lcom/dada/demo/controller/StringDemo;
  #16 = Utf8               main
  #17 = Utf8               ([Ljava/lang/String;)V
  #18 = Utf8               args
  #19 = Utf8               [Ljava/lang/String;
  #20 = Utf8               s
  #21 = Utf8               Ljava/lang/String;
  #22 = Utf8               SourceFile
  #23 = Utf8               StringDemo.java
  #24 = NameAndType        #9:#10         // "<init>":()V
  #25 = Utf8               java/lang/String
  #26 = Utf8               hello world
  #27 = NameAndType        #9:#34         // "<init>":(Ljava/lang/String;)V
  #28 = Class              #35            // java/lang/System
  #29 = NameAndType        #36:#37        // out:Ljava/io/PrintStream;
  #30 = Class              #38            // java/io/PrintStream
  #31 = NameAndType        #39:#34        // println:(Ljava/lang/String;)V
  #32 = Utf8               com/dada/demo/controller/StringDemo
  #33 = Utf8               java/lang/Object
  #34 = Utf8               (Ljava/lang/String;)V
  #35 = Utf8               java/lang/System
  #36 = Utf8               out
  #37 = Utf8               Ljava/io/PrintStream;
  #38 = Utf8               java/io/PrintStream
  #39 = Utf8               println
{
  public com.dada.demo.controller.StringDemo();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
         4: return
      LineNumberTable:
        line 3: 0
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       5     0  this   Lcom/dada/demo/controller/StringDemo;

  public static void main(java.lang.String[]);
    descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
    Code:
      stack=3, locals=2, args_size=1
         0: new           #2                  // class java/lang/String
         3: dup
         4: ldc           #3                  // String hello world
         6: invokespecial #4                  // Method java/lang/String."<init>":(Ljava/lang/String;)V
         9: astore_1
        10: getstatic     #5                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
        13: aload_1
        14: invokevirtual #6                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
        17: return
      LineNumberTable:
        line 5: 0
        line 6: 10
        line 7: 17
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0      18     0  args   [Ljava/lang/String;
           10       8     1     s   Ljava/lang/String;
}
SourceFile: "StringDemo.java"

5.上面的内容我們可以根據jvm指令碼表，就知道什麼意思啦

二、Java運作時資料區

1.方法區

Jvm用來存儲加載類的資訊、常量、靜态變量、編譯後的代碼等資料

2.堆記憶體

Jvm啟動時建立，存放對象的執行個體。垃圾回收器主要就是管理堆記憶體。

3.虛拟機棧

虛拟機棧，每個線程都在這個空間有一個私有的空間。線程棧由多個棧幀組成，一個線程執行一個或多個方法，一個方法對應一個棧幀。棧幀的内容包含：局部變量表、操作數棧、動态連結、方法傳回位址、附加資訊等。棧記憶體預設最大1M，超出則抛出StackOverflowError。

4.本地方法棧

和虛拟機棧功能類似，虛拟機棧是為虛拟機執行JAVA方法而準備的，本地方法棧是為虛拟機使用Native本地方法而準備的。

5.程式計數器

程式計數器記錄目前線程執行位元組碼的位置，存儲的是位元組碼指令位址，如果執行Native方法，則計數器值為空。每個線程在這個空間有一個私有的空間，占用記憶體空間很少。CPU同一時間，隻會執行一條線程中的指令。JVM多線程會輪流切換并配置設定CPU執行時間的方式。為了線程切換後，需要通過程式計數器，來恢複正确的執行位置。