JVM 学习第四天

静态变量与局部变量的对比

  • 参数表分配完毕之后,再根据方法体内定义的变量的顺序和作用域分配。
  • 我们知道类变量表有两次初始化的机会,第一次是在准备阶段,执行系统初始化,对类变量设置零值,另一次则是在初始化机端,赋予程序员在代码中定义的初始值。
  • 和类变量初始化不同的是,局部变量表不存在系统初始化的过程,这意味着一旦定义了局部变量则必须人为的初始化,否则无法使用
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变量的分类:

  • 按照数据类型分:

    • 基本数据类型
    • 引用数据类型
  • 按照在类中声明的位置分:

    • 成员变量: 在使用前都经历过默认的初始化赋值,即零值

      • 类变量(静态变量):链接的准备阶段:给类变量默认赋值,初始化阶段给类变量即静态代码块显式赋值。
      • 实例变量(归属于实例化的对象所有):随着对象的创建,会在堆空间中分配实例对象空间,并进行默认赋值。
    • 局部变量:在使用前,必须要进行显式赋值的!否则,编译不通过。

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补充说明

  • 在栈帧中,与性能调优关系最为密切的部分就是前面提到的局部变量表。在方法执行时,虚拟机使用局部变量表完成方法的传递。
  • 局部变量表中的变量也是重要的垃圾回收根节点,只要被局部变量表中直接或者间接引用的对象都不会被回收。

操作数栈(Operand Stack)

栈:可以使用数组或链表来实现。

操作数栈就是采用数组进行实现的

  • 每以恶搞独立的栈帧中除了包含局部变量表意外,还包含一个后进先出/先进后厨的操作数栈,也可以称之为表达式栈
  • 操作数栈,在方法执行过程中,根据字节码指令,往栈中写入数据或者提取数据,即入栈/出栈。

    • 某些字节码指令将值压入操作数栈,其余的字节码指令将操作数取出栈。使用它们后再把结果压入栈。
    • 比如:执行复制、交换、求和等操作。
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  • 操作数栈,主要用于保存计算过程的中间结果,同时作为计算过程中变量临时的存储空间
  • 操作数栈就是JVM执行引擎的一个工作区,当一个方法刚开始执行的时候,一个新的栈帧也会随之被创建,这个方法的操作数栈式空的
  • 每一个操作数栈都会拥有一个明确的栈深度用于存储数值,其所需的最大深度在编译器就定义好了,保存在方法的Code属性中,为max_stack的值。
  • 栈中的任何一个元素都是可以任意的Java数据类型

    • 32bit的类型占用一个栈单位深度
    • 64bit的类型占用两个栈单位深度
  • 操作数栈并非采用访问索引的方式来进行数据访问的,而是只能通过标准的入栈和出栈操作来完成一次数据的访问。
  • 如果被调用的方法带有返回值的话,其返回值将会被压入当前栈帧的操作数栈中,并更新程序计数器中吓一跳需要执行的字节码指令。
  • 操作数栈中元素的数据类型必须与字节码指令的序列严格匹配,这由编译器在编译器期间进行验证,同时在类加载过程中的类检验阶段的数据流分析阶段要再次验证。
  • 另外,我们说Java虚拟机的解释引擎式基于栈的执行引擎,其中的栈指的就是操作数栈

代码追踪

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代码刚创建,操作数栈为空,执行索引为0的代码,push进入操作数栈15,遇到istore_1 把 操作数栈中的值放到索引为1的局部变量表的位置也就是slot槽,为啥不是0开始?非静态方法,0为this

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程序计数器进行变化,执行3的字节码指令,压入8到操作数栈中。istore_2 把操作数栈中栈顶的值,移入索引为2的位置。记住是栈顶!!!

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iload的操作就是把局部变量表中索引为1和索引为2的变量取出,放入操作数栈,进行相加之后放入到索引为3的局部变量表中(相加的过程用到了执行引擎,执行引擎把字节码指令解释为机器指令,发送给CPU,CPU执行相加),方法结束。

栈顶缓存技术

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动态链接

  • 每一个栈帧内部都包含一个指向运行时常量池中该栈帧所属方法的引用。包含这个引用的目的就是为了支持当前方法的代码能够实现动态链接.比如 invokedynamic指令。
  • 在Java源文件被编译到字节码文件中时,所有的变量和方法引用都作为符号引用保存在class文件的常量池里。比如:描述一个方法调用了另外的其他方法时,就是通过常量池中指向方法的符号引用来表示的,那么动态链接的作用就是为了将这些符号引用转换为调用方法的直接引用。

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当静态常量池(也就是Java文件刚编译好的class文件)通过java.exe进行执行的时候,会将常量池的信息加载到运行时常量池。 动态链接指向 运行时常量池去告诉自己属于谁

方法的调用

在JVM中,将符号引用转换为调用方法的直接引用与方法的绑定机制相关。

  • 静态链接:

    • 当一个字节码文件被装载进JVM内部时,如果被调用的目标方法在编译期可知,切运行期保持不变时。这种情况下将调用方法的符号引用转换为直接引用的过程称之为静态链接。
  • 动态链接:

    • 如果被调用的方法在编译期无法被确定下来,也就是说,只能够在程序运行期将调用方法的符号引用转换为直接引用,由于这种引用转换过程具备动态性,因此也就被称之为动态链接。
  • 对应的方法的绑定机制为:早期绑定和晚期绑定。绑定是一个字段、方法或者类在符号引用被替换为直接引用的过程,这仅仅发生一次。

    • 早期绑定:(静态链接)

      • 早期绑定就是指被调用的目标方法如果在编译期可知,切运行期保持不变时即可将这个方法与所属的类型进行绑定,这样一来,由于明确了被调用的目标方法究竟是哪一个,因此也就可以使用静态链接的方式将符号引用转换为直接引用。
    • 晚期绑定:(动态链接)

      • 如果被调用的方法在编译期无法被确定下来,只能够在程序运行期根据实际的类型绑定相关的方法,这种绑定方式也就被称之为晚期绑定。
  • 随着高级语言的横空出世,类似于Java一样的基于面向对象的编程语言如今越来越多,尽管这类编程语言在语法上存在一定的差别,但是它们彼此之间始终保持着一个共性,那就是都支持封装、继承、多态等面向对象特性,既然这一类的变成语言具备多态特性,那么自然也就具备早期绑定和晚期绑定两种绑定方式
  • Java中任何一个普通的方法起始都具备虚函数的特征,它们相当于C++语言中的虚函数。如果在Java程序中不希望某个方法拥有虚函数的特征时,则可以使用关键字final来标记这个方法。

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最后修改:2020 年 12 月 11 日 09 : 27 AM
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