minijavavm——一个java虚拟机的设计和实现.doc

MiniJavaVM——一个Java虚拟机的设计和实现 摘要 本文叙述了Java虚拟机(JVM)的概念及如何设计和实现一个Java虚拟机——MiniJavaVM。着重介绍了虚拟机的体系结构及如何设计和实现这个体系结构。在探讨虚拟机的设计过程中详细介绍了MiniJavaVM虚拟机各部分的设计，包括类的装载和解析，内存管理，执行引擎，方法调用和异常处理部分。最后通过测试MiniJavaVM来验证设计和实现的正确性。 关键词 Java虚拟机(JVM) 字节码 类装载 执行引擎 本地方法 MiniJavaVM – a design and implementation of a Java Virtual Machine Abstract This paper describes the conception of Java Virtual Machine (JVM) and how to design and implement a Java Virtual Machine ?MiniJavaVM. It emphasizes the architecture of JVM and how to design and implement the architecture. It describes the details about each part of JVM when discussing how to design the JVM, including class-loading and resolution, memory management, execution engine, method invoking and exception-handling. At last, the correctness of the design and implementation is validated by testing MiniJavaVM. Keywords Java Virtual Machine(JVM), byte code, Class-loading, execution engine, Native Method  目 录 第一章 绪论 6 1.1 Java及Java虚拟机 6 1.2 Java虚拟机的体系结构 7 1.3 MiniJavaVM的功能 10 1.4 MiniJavaVM的运行环境及开发工具 12 第二章 系统设计 13 2.1 唯一的虚拟机MiniJavaVM 13 2.2 MiniJavaVM的构成要素 13 2.2.1 虚拟机总体框架 13 2.2.2 命令参数解析模块 15 2.2.3 类的装载和解析模块 15 2.2.4 内存管理模块 16 2.2.5 执行引擎模块 17 2.2.6 方法调用模块 18 2.2.7 异常处理模块 19 第三章 虚拟机框架的实现 21 3.1 JVM工程 22 3.2 JavaVM工程 23 3.2.1 Java虚拟机的数据类型和字长考量 23 3.2.2 JavaVM类 24 3.3 JavaNativeCall工程 29 第四章 类的装载和解析 30 4.1 Java Class文件 30 4.2 Class文件在MiniJavaVM中的数据结构表示 32 4.3 类的装载和解析 36 第五章 内存管理 41 5.1 对象、堆、方法区的管理 41 5.2 MiniJavaVM的垃圾回收过程 44 第六章 执行引擎——Java操作码实现 47 6.1 Java虚拟机中的操作码功能分类 47 6.2 操作码功能实现——JavaOperatorExecute类 49 第七章 方法调用的实现 50 7.1 Java中的方法调用 50 7.2 非本地方法的实现 51 7.3 本地方法的实现 52 7.3.1 Java中的本地方法 52 7.3.2 NativeMethod_access类 54 7.3.3 如何处理本地方法可变参数问题 54 第八章 异常的实现 56 8.1 Java中的异常 56 8.2 异常在MiniJavaVM中的实现 56 第九章 验证MiniJavaVM的正确性 58 9.1 MiniJavaVM的使用方法 58 9.2 测试操作码实现的正确性 61 9.2.1 方法调用的正确性 61 9.2.2 数学运算的正确性 64 9.2.3 控制流语句的正确性 65 9.3 测试本地方法调用 66 9.4 测试异常处理 67 第十章 不足与后续工作 69 10.1 本地方法 69 10.2 I/O操作 69 10.3 多线程 69 10.4 效率 69 致谢 71 参考文献 72  绪论 Java及Java虚拟机 说起Jav