JVM总结-虚拟机怎么执行字节码

1. JRE，JDK

JRE ： java运行环境，Java 虚拟机+ Java 核心类库等。

JDK ： JRE + 一系列开发、诊断工具。

2. java字节码

编译器将 Java 程序转换成虚拟机所能识别的指令序列，也称 Java 字节码。

3. 为什么java要在虚拟机里运行？

提供了可移植性
java虚拟机提供垃圾回收等功能，使我们免于书写这些无关业务逻辑的代码。

4. Java 虚拟机具体是怎样运行 Java 字节码的？

从虚拟机视角来看

class 文件加载到 Java 虚拟机的方法区中。

实际运行时，虚拟机会执行方法区内的代码。Java 虚拟机在内存中划分出堆和栈来存储运行时数据。　　

Java 虚拟机将运行时内存区域划分为五个部分，分别为方法区、堆、PC 寄存器、Java 方法栈和本地方法栈。Java 程序编译而成的 class 文件，需要先加载至方法区中，方能在 Java 虚拟机中运行。

（JVM运行时数据区）

在运行过程中，每当调用进入一个 Java 方法，Java 虚拟机会在当前线程的 Java 方法栈中生成一个栈帧，用以存放局部变量以及字节码的操作数。这个栈帧的大小是提前计算好的，而且 Java 虚拟机不要求栈帧在内存空间里连续分布。

当退出当前执行的方法时，不管是正常返回还是异常返回，Java 虚拟机均会弹出当前线程的当前栈帧，并将之舍弃。

从硬件视角来看，Java 字节码无法直接执行。因此，Java 虚拟机需要将字节码翻译成机器码。

在 HotSpot 里面，上述翻译过程有两种形式：第一种是解释执行，即逐条将字节码翻译成机器码并执行；第二种是即时编译（Just-In-Time compilation，JIT），即将一个方法中包含的所有字节码编译成机器码后再执行。

前者的优势在于无需等待编译，而后者的优势在于实际运行速度更快。HotSpot 默认采用混合模式，综合了解释执行和即时编译两者的优点。它会先解释执行字节码，而后将其中反复执行的热点代码，以方法为单位进行即时编译。

5.Java 虚拟机的运行效率究竟是怎么样的？

HotSpot 采用了多种技术来提升启动性能以及峰值性能，刚刚提到的即时编译便是其中最重要的技术之一。

即时编译建立在程序符合二八定律的假设上，也就是百分之二十的代码占据了百分之八十的计算资源。

对于占据大部分的不常用的代码，我们无需耗费时间将其编译成机器码，而是采取解释执行的方式运行；另一方面，对于仅占据小部分的热点代码，我们则可以将其编译成机器码，以达到理想的运行速度。

在计算资源充足的情况下，字节码的解释执行和即时编译可同时进行。编译完成后的机器码会在下次调用该方法时启用，以替换原本的解释执行。

$ echo '

public class Foo {

 public static void main(String[] args) {

  boolean flag = true;

  if (flag) System.out.println("Hello, Java!");

  if (flag == true) System.out.println("Hello, JVM!");

 }

}' > Foo.java

$ javac Foo.java

$ java Foo

$ java -cp /path/to/asmtools.jar org.openjdk.asmtools.jdis.Main Foo.class > Foo.jasm.1

$ awk 'NR==1,/iconst_1/{sub(/iconst_1/, "iconst_2")} 1' Foo.jasm.1 > Foo.jasm

$ java -cp /path/to/asmtools.jar org.openjdk.asmtools.jasm.Main Foo.jasm

$ java Foo

jvm把boolean当做int来处理

flag = iconst_1 = true

awk把stackframe中的flag改为iconst_2

if（flag）比较时ifeq指令做是否为零判断，常数2仍为true，打印输出

if（true == flag）比较时if_cmpne做整数比较，iconst_1是否等于flag，比较失败，不再打印输出