Java代码如何运行的？

Love The Way You Lie 2024-05-24 01:11 53阅读 0赞

## 前言 ##

Java不同于C、C++，运行C++时只需将源代码编译成CPU所能理解的机器码即可。然而，Java需要在Java虚拟机中运行，将Java源代码编译成虚拟机能识别的字节码（即.class文件）。

当一项事情变得几乎不可能时，使用中间件（Java虚拟机）让这件事变成可能。

## Java虚拟机 ##

### 虚拟机如何执行Java代码 ###

从虚拟机视角来看，执行 Java 代码首先需要将它编译而成的 class 文件加载到 Java 虚拟机中。加载后的 Java 类会被存放于\*\*方法区（Method Area）\*\*中。实际运行时，虚拟机会执行方法区内的代码。

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。这个栈帧的大小是提前计算好的，而且 Java 虚拟机不要求栈帧在内存空间里连续分布。

当退出当前执行的方法时，不管是正常返回还是异常返回，Java 虚拟机均会弹出当前线程的当前栈帧，并将之舍弃。

Java虚拟机以方法作为最基本的执行单元，**“栈帧”则是用于支持虚拟机进行方法调用和方法执行背后的数据结构，它也是虚拟机运行时数据区中的虚拟机栈的栈元素，栈帧存储了方法的局部变量表、操作数栈、动态连接和方法返回地址和一些额外的附加信息。**

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### 内存划分 ###

Java 虚拟机将运行时内存区域划分为五个部分，分别为方法区、堆、PC 寄存器、Java 方法栈和本地方法栈。Java 程序编译而成的 class 文件，需要先加载至方法区中，方能在 Java 虚拟机中运行。  
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线程私有：程序计数器、本地方法栈、虚拟机栈  
线程共享：堆、方法区（类型信息、静态变量、字符串常量池）

1.方法区

方法区用来存储解析被加载的class文件的相关信息。

当虚拟装载一个class文件后，它会从这个class文件包含的二进制数据中解析类型信息，然后将该相关信息存储到方法区中。

2.堆

堆是用来存储相关引用类型的，如new对象。当程序运行时，虚拟机会把所有该程序在运行时创建的对象都放到堆中。

3.PC寄存器

PC寄存器主要用来存储线程。当新创建一个线程时，该线程都将得到一个自己的PC寄存器(程序计数器)以及一个java栈。

Java虚拟机没有寄存器，其指令集使用Java栈来存储中间数据。

4.栈区

栈区主要用来存储值类型的，如基本数据类型。需要注意的是，String为引用类型，是存在堆中的。

Java栈是由许多栈帧组成的，一个栈帧包含一个Java方法调用的状态，当线程调用一个方法时，虚拟机压入一个新的栈帧到该线程的Java栈中，当该方法返回时，这个栈帧从Java栈中弹出。

JDK1.6，永久代是HotSpotVM的方法区的一种实现  
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![在这里插入图片描述][e7d1089449994eb7a03be40a00b5dbde.png]  
JDK1.7中，将1.6中永久代的字符串常量池和静态变量等移动到了堆中  
JDK1.8完全放弃了“永久代”，改用了在本地内存中实现的“元空间”，将1.7中永久代剩下的部分（主要是类型信息）移动到了元空间。  
![在这里插入图片描述][7afbfed287af4fc8bb19b643a5fd5cc4.png]

## 执行步骤 ##

参考文档：  
[https://www.cnblogs.com/zenghansen/p/15618536.html][https_www.cnblogs.com_zenghansen_p_15618536.html]

![在这里插入图片描述][95ee59c0b4194d3c8914be80b4fa10dd.png]  
运行时数据区为执行引擎提供了执行环境和相关数据，执行引擎通过与运行时数据区交互，从而获取执行时需要的相关信息，存储执行的中间结果等

当要执行本地方法时，执行引擎将调用本地方法接口来获取相关OS本地方法。

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