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详细介绍什么是Java虚拟机

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一、什么是Java虚拟机 当你谈到Java虚拟机时,你可能是指: 1、抽象的Java虚拟机规范 2、一个具体的Java虚拟机实现

作者:中国IT实验室 来源:中国IT实验室 2007年8月24日

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七、方法区(The Method Area)
     在Java虚拟机中,被加载类型的信息都保存在方法区中。这写信息在内存中的组织形式由虚拟机的实现者定义,比如,虚拟机工作在一个“little- endian”的处理器上,他就可以将信息保存为“little-endian”格式的,虽然在Java类文件中他们是以“big-endian”格式保 存的。设计者可以用最适合并地机器的表示格式来存储数据,以保证程序能够以最快的速度执行。但是,在一个只有很小内存的设备上,虚拟机的实现者就不会占用 很大的内存。
     程序中的所有线程共享一个方法区,所以访问方法区信息的方法必须是线程安全的。如果你有两个线程都去加载一个叫Lava的类,那只能由一个线程被容许去加载这个类,另一个必须等待。
     在程序运行时,方法区的大小是可变的,程序在运行时可以扩展。有些Java虚拟机的实现也可以通过参数也订制方法区的初始大小,最小值和最大值。
     方法区也可以被垃圾收集。因为程序中的内由类加载器动态加载,所有类可能变成没有被引用(unreferenced)的状态。当类变成这种状态时,他就可 能被垃圾收集掉。没有加载的类包括两种状态,一种是真正的没有加载,另一个种是“unreferenced”的状态。详细信息参见第七章的类的生命周期 (The Lifetime of a Class)。
     1、类型信息(Type Information)
          每一个被加载的类型,在Java虚拟机中都会在方法区中保存如下信息:
          1)、类型的全名(The fully qualified name of the type)
          2)、类型的父类型的全名(除非没有父类型,或者弗雷形式java.lang.Object)(The fully qualified name of the typeís direct superclass)
          3)、给类型是一个类还是接口(class or an interface)(Whether or not the type is a class )
          4)、类型的修饰符(public,private,protected,static,final,volatile,transient等)(The typeís modifiers)
          5)、所有父接口全名的列表(An ordered list of the fully qualified names of any direct superinterfaces)
          类型全名保存的数据结构由虚拟机实现者定义。除此之外,Java虚拟机还要为每个类型保存如下信息:
          1)、类型的常量池(The constant pool for the type)
          2)、类型字段的信息(Field information)
          3)、类型方法的信息(Method information)
          4)、所有的静态类变量(非常量)信息(All class (static) variables declared in the type, except constants)
          5)、一个指向类加载器的引用(A reference to class ClassLoader)
          6)、一个指向Class类的引用(A reference to class Class)
          1)、类型的常量池(The constant pool for the type)
          常量池中保存中所有类型是用的有序的常量集合,包含直接常量(literals)如字符串、整数、浮点数的常量,和对类型、字段、方法的符号引用。常量池 中每一个保存的常量都有一个索引,就像数组中的字段一样。因为常量池中保存中所有类型使用到的类型、字段、方法的字符引用,所以它也是动态连接的主要对 象。详细信息参见第六章“The Java Class File”。
          2)、类型字段的信息(Field information)
          字段名、字段类型、字段的修饰符(public,private,protected,static,final,volatile,transient等)、字段在类中定义的顺序。
          3)、类型方法的信息(Method information)
          方法名、方法的返回值类型(或者是void)、方法参数的个数、类型和他们的顺序、字段的修饰符(public,private,protected,static,final,volatile,transient等)、方法在类中定义的顺序
          如果不是抽象和本地本法还需要保存
          方法的字节码、方法的操作数堆栈的大小和本地变量区的大小(稍候有详细信息)、异常列表(详细信息参见第十七章“Exceptions”。)
          4)、类(静态)变量(Class Variables)
          类变量被所有类的实例共享,即使不通过类的实例也可以访问。这些变量绑定在类上(而不是类的实例上),所以他们是类的逻辑数据的一部分。在Java虚拟机使用这个类之前就需要为类变量(non-final)分配内存
          常量(final)的处理方式于这种类变量(non-final)不一样。每一个类型在用到一个常量的时候,都会复制一份到自己的常量池中。常量也像类变 量一样保存在方法区中,只不过他保存在常量池中。(可能是,类变量被所有实例共享,而常量池是每个实例独有的)。Non-final类变量保存为定义他的 类型数据(data for the type that declares them)的一部分,而final常量保存为使用他的类型数据(data for any type that uses them)的一部分。详情参见第六章“The Java Class FileThe Java Class File”
          5)、指向类加载器的引用(A reference to class ClassLoader)
          每一个被Java虚拟机加载的类型,虚拟机必须保存这个类型是否由原始类加载器或者类加载器加载。那些被类加载器加载的类型必须保存一个指向类加载器的引 用。当类加载器动态连接时,会使用这条信息。当一个类引用另一个类时,虚拟机必须保存那个被引用的类型是被同一个类加载器加载的,这也是虚拟机维护不同命 名空间的过程。详情参见第八章“The Linking Model”
          6)、指向Class类的引用(A reference to class Class)
          Java虚拟机为每一个加载的类型创建一个java.lang.Class类的实例。你也可以通过Class类的方法:
public static Class forName(String className)来查找或者加载一个类,并取得相应的Class类的实例。通过这个Class类的实例,我们可以访问Java虚拟机方法区中的信息。具体参照Class类的JavaDoc。
     2、方法列表(Method Tables)
     为了更有效的访问所有保存在方法区中的数据,这些数据的存储结构必须经过仔细的设计。所有方法区中,除了保存了上边的那些原始信息外,还有一个为了加快存 取速度而设计的数据结构,比如方法列表。每一个被加载的非抽象类,Java虚拟机都会为他们产生一个方法列表,这个列表中保存了这个类可能调用的所有实例 方法的引用,报错那些父类中调用的方法。详情参见第八章“The Linking Model”
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