深入理解JVM内幕:从基本结构到Java 7新特性

深入理解JVM内幕:从基本结构到Java7新特性每个Java开发者都知道Java字节码是执行在JRE((JavaRuntimeEnvironmentJava运行时环境)上的。JRE中最重要的部分是Java虚拟机(JVM),JVM负责分析和执行Java字节码。Java开发人员并不需要去关心JVM是如何运行的。在没有深入理解JVM的情况下,许多开发者已经开发出了非常多的优秀的应用以及Java类库。不过,如果你了解JVM的话,你会更加了解Java的,并且你会轻松解决那些看似简单但是无从下手的问题。因此,在这篇文件里,我会阐述JVM是如何运行的,包括它的结构,它如何去执行字节码,以及按照怎样的顺序去执行,同时我还会给出一些常见错误的示例以及对应的解决办法。最后,我还会讲解Java7中的一些新特性。虚拟机(VirtualMachine)JRE是由JavaAPI和JVM组成的。JVM的主要作用是通过ClassLoader来加载Java程序,并且按照JavaAPI来执行加载的程序。虚拟机是通过软件的方式来模拟实现的机器(比如说计算机),它可以像物理机一样运行程序。设计虚拟机的初衷是让Java能够通过它来实现WORA(WriteOnceRunAnywhere一次编译,到处运行),尽管这个目标现在已经被大多数人忽略了。因此,JVM可以在不修改Java代码的情况下,在所有的硬件环境上运行Java字节码。Java虚拟机的特点如下:·基于栈的虚拟机:Intelx86和ARM这两种最常见的计算机体系的机构都是基于寄存器的。不同的是,JVM是基于栈的。·符号引用:除了基本类型以外的数据(类和接口)都是通过符号来引用,而不是通过显式地使用内存地址来引用。·垃圾回收机制:类的实例都是通过用户代码进行创建,并且自动被垃圾回收机制进行回收。·通过对基本类型的清晰定义来保证平台独立性:传统的编程语言,例如C/C++,int类型的大小取决于不同的平台。JVM通过对基本类型的清晰定义来保证它的兼容性以及平台独立性。·网络字节码顺序:Javaclass文件用网络字节码顺序来进行存储:为了保证和小端的Intelx86架构以及大端的RISC系列的架构保持无关性,JVM使用用于网络传输的网络字节顺序,也就是大端。虽然是Sun公司开发了Java,但是所有的开发商都可以开发并且提供遵循Java虚拟机规范的JVM。正是由于这个原因,使得OracleHotSpot和IBMJVM等不同的JVM能够并存。Google的Android系统里的DalvikVM也是一种JVM,虽然它并不遵循Java虚拟机规范。和基于栈的Java虚拟机不同,DalvikVM是基于寄存器的架构,因此它的Java字节码也被转化成基于寄存器的指令集。Java字节码(Javabytecode)为了保证WORA,JVM使用Java字节码这种介于Java和机器语言之间的中间语言。字节码是部署Java代码的最小单位。在解释Java字节码之前,我们先通过实例来简单了解它。这个案例是一个在开发环境出现的真实案例的总结。现象一个一直运行正常的应用突然无法运行了。在类库被更新之后,返回下面的错误。123应用的代码如下,而且它没有被改动过。12345更新后的类库的源代码和原始的代码如下。12345678910111213简而言之,之前没有返回值的addUser()被改修改成返回一个User类的实例的方法。不过,应用的代码没有做任何修改,因为它没有使用addUser()的返回值。咋一看,com.nhn.user.UserAdmin.addUser()方法似乎仍然存在,如果存在的话,那么怎么还会出现NoSuchMethodError的错误呢?原因上面问题的原因是在于应用的代码没有用新的类库来进行编译。换句话来说,应用代码似乎是调了正确的方法,只是没有使用它的返回值而已。不管怎样,编译后的class文件表明了这个方法是有返回值的。你可以从下面的错误信息里看到答案。1NoSuchMethodError出现的原因是“com.nhn.user.UserAdmin.addUser(Ljava/lang/String;)V”方法找不到。注意一下”Ljava/lang/String;”和最后面的“V”。在Java字节码的表达式里,”L<classname>;”表示的是类的实例。这里表示addUser()方法有一个java/lang/String的对象作为参数。在这个类库里,参数没有被改变,所以它是正常的。最后面的“V”表示这个方法的返回值。在Java字节码的表达式里,”V”表示没有返回值(Void)。综上所述,上面的错误信息是表示有一个java.lang.String类型的参数,并且没有返回值的com...

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