1.前言
相信许多开发同学看过《深入理解java虚拟机》,也阅读过java虚拟机规范,书籍和文档给人的感觉不够直观,本文从一个简单的例子来看看jvm是如何工作的吧。
本文所有操作均在mac上进行。
2.示例代码
示例代码采用最常见的双重检索单例模式:
package interview.desginpattern.singletion.doublecheck;
import java.io.Serializable;
public class Singleton implements Serializable {
private static volatile Singleton instance = null;
private Singleton() {
}
public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}
3.指令
经过编译后,我们得到class文件,然后用javap命令查看相关指令
javap -c Singleton:
public class interview.desginpattern.singletion.doublecheck.Singleton implements java.io.Serializable {
public static interview.desginpattern.singletion.doublecheck.Singleton getInstance();
Code:
0: getstatic #2 // get static instance
3: ifnonnull 37 // instance is null,jump 37
6: ldc #3 // push class Singleton to operand stack
8: dup // Duplicate the top (class Singleton) operand stack value
9: astore_0 // Store reference(class Singleton) into local variable
10: monitorenter // synchronized start
11: getstatic #2
14: ifnonnull 27 // instance is null,jump 27
17: new #3 // new class interview/desginpattern/singletion/doublecheck/Singleton
20: dup
21: invokespecial #4 // Method "<init>":()V
24: putstatic #2
27: aload_0 // Load reference (class Singleton) from local variable
28: monitorexit // synchronized end
29: goto 37
32: astore_1
33: aload_0
34: monitorexit // synchronized end (exception)
35: aload_1
36: athrow // throw exception
37: getstatic #2
40: areturn
Exception table:
from to target type
11 29 32 any
32 35 32 any
static {}; // static code
Code:
0: aconst_null // Push the null object reference onto the operand stack
1: putstatic #2 // set static instance
4: return
}
有以下几点需要说明:
- operand stack 即操作数栈,区别于jvm虚拟机栈,是属于栈帧(frame)中的数据结构
- local variable 即本地变量,也属于栈帧中的结构
- synchronized 被解析成monitorenter 和 monitorexit两条指令,并且需要处理异常情形
我们知道一般来讲jvm 运行时数据包括,pc寄存器,stack(虚拟机栈),heap,method area, 运行时常量池,本地方法栈。stack 中的每一帧包括,operand stack, local variable , 和指向常量池的指针。
4.class文件
上一节中只是展示了java代码编译成class文件,包含了哪些指令,但是class文件包含的信息远远不止这些。
我们在IDEA 中使用插件 jclasslib bytecode viewer 查看 class文件具体包含哪些信息:
4.1.一般信息
这里省略了class 文件的魔法数标志,0xCAFEBABE
4.2.接口和字段
4.3.方法
- <init> 方法对应Singletion的构造方法
- <clinit> 方法对应Singletion.class的构造方法
我们还可以查看getInstatnce编译后的指令 (chapter 3):
4.4.常量池
上述数据结构(4.1, 4.2, 4.3)不会存字符串字面量,而是指向常量池的引用:
4.5.属性
5.加载
加载即根据class文件创建对象/接口.
有两种加载器,分别是bootstrap class loader,和user-defined class cloader,我们可以自定义加载器,比如从网络,或者从加密的class文件中加载对象。
任何一个class/inteface 被限定名 + 类加载器唯一确定,所以jvm实现者在并发的情况下需要确保此唯一性约束。
一般而言,加载流程如下
- 看该文件有没有被对应的加载器进行加载
- 验证该文件是不是class文件,major or minor version 是否被支持
- 检查父类是否被加载
- 检查接口是否被加载
6.链接(验证,准备,解析)
验证:确保class文件结构是否正确,是否打破jvm规范
准备:给class或者interface的静态属性设置默认值(区别于显式赋值)
解析:给 symbolic references 赋予确定的值(除了 invokedynamic,其他都可以唯一确定)
7.初始化
初始化:调用class或者interface的<init>, <cinit> 方法 (4.3)
8.总结
本文概述了java代码是如何加载到jvm中的,jvm有各种不同的实现(我们最熟悉的hotspot虚拟机),其中细节可能不尽相同。加载到jvm中并不代表程序生命周期的结束,运行时的情况也值得关注。文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-635338.html
9.参考
https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/jvms8.pdf文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-635338.html
到了这里,关于Java源代码是如何编译,加载到内存中的?的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!