第12章 Java虚拟机.doc

第12章 Java 虚拟机 【本章专家知识导学】 Java虚拟机是Java语言平的基石。所有的Java程序都执行于Java虚拟机之上。Java虚拟机实质是一个虚构的计算机，它与普通计算机一样，拥有自己的虚拟处理器，堆、栈、寄存器等存储机制及相应的指令系统。 本章深入的介绍了Java虚拟机构的结构和对Java程序的执行方式。学习完本章之后，读者应能够加深对Java语言及JavaSE体系结构的理解，提高编写高质量的Java程序能力。 12.1Java虚拟机概述 正如前所述，Java不仅仅是一个编程语言，它是一个软件开放运行平台，它主要由四个部分组成：Java语言、开发工具和APIs、JRE、Java 虚拟机（Java Virtual Machine，JVM ），如图1－4。它们之间的关系如图12-1所示。 图 12－1 Java平台各部分之间关系 开发人员通过Java语言编写Java源程序，然后通过Java编译器将其编译为Java字节码文件。在运行时Java虚拟机将Java字节码文件装载，并解释编译为本地机器所能识别的指令代码，在本地机器上执行。 从图12－1可知，Java 虚拟机处在核心位置，是Java程序平台无关性的关键。Java 虚拟机实质上是一个虚构的计算机，通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机来实现。它与实际的计算机一样，具有完整的硬件架构，拥有自己的虚拟处理器，堆、栈、寄存器等存储机制及相应的指令系统。Java平台利用Java虚拟机解释执行Java程序，实现Java程序与操作系统的分离，从而实现Java的平台无关性，摆脱具体机器的束缚。 12.2Java虚拟机的生命周期 Java 虚拟机负责装载、解析执行Java程序。当Java虚拟机启动执行一个Java程序时，Java虚拟机同时创建一个Java虚拟机实例（java进程）；当程序执行完毕退出时，Java虚拟机进程同时关闭，?Java虚拟机实例结束生命周期。 Java虚拟机在启动时执行的Java程序，必须包含public static void main(String args[])方法。main方法是Java程序的入口方法，它将驱动程序相关的所有Java字节码文件。同时main方法也是Java程序初时线程的起点，任何其它的线程都由这个初时线程启动。Java虚拟机内部有两种线程：守护线程和非守护线程。守护线程通常由虚拟机自己使用，比如执行垃圾收集任务的线程。非守护线程由Java程序创建，只要非守护线程在运行，Java虚拟机实例也将一直在运行，直到该程序中所有的非守护线程都终止时，Java虚拟机实例才自动退出。?? 12.3Java虚拟机数据类型 Java虚拟机是通过数据类型来执行计算的，数据类型及其运算都按Java虚拟机规范严格定义。对应于Java语言，Java虚拟机数据类型可分为两种：基本类型和引用类型（对应抽象数据类型），如图12－12。 图12－2 Java虚拟机数据类型 基本数据类型包括数据类型、boolean类型和returnAddress类型。Java语言中的所有基本类型同样也是Java虚拟机中的基本类型。但boolean类型有点特别。尽管Java语言定义了boolean类型，但是Java虚拟机没有用于boolean类型操作的指令。虽有创建boolean类型数组的指令，但也不支持对boolean数组元素的访问。在Java虚拟机中boolean型用int数据类型表示，其中false用整数零表示，true用非零整数表示。相应地，对boolean型的操作转换为对int类型的操作，boolean数组也用int数组指令访问和修改。 retuanAddress类型在Java语言中没有对应的类型，供予Java虚拟机的jsr，ret和jsr_w指令使用。returnAddress类型的值是Java虚拟机指令的操作码指针，与数值基本类型不同。 引用类型有三种：类类型、接口类型和数组类型。它们的值是对动态创建的类实例，数组或接口实现类实例的引用。引用值也可以是特殊的null引用，它不引用对象。null引用初始没有运行期类型，但是可以转换成任何类型。 Java虚拟机规范定义了每一种数据类型的取值范围，如表12－1。但是规范没有定义它们的位宽，存储这些类型的值所需的占位宽度，由具体的虚拟机实现的设计者决定。 表12－1 Java虚拟机数据类型的取值范围 类型 范围 Byte 8比特，带符号，二进制补码 Short 16比特，带符号，二进制补码 Int 32比特，带符号，二进制补码 Long 64比特，带符号，二进制补码 Char 16比特，不带符号，Unicode字符 Float 32比特，IE