JVM实现机制及内部基本概念

兴趣所致，搜了一些关于JVM的简单介绍，算是扫盲吧。

1．JVM实现机制

Java虚拟机就是一个小的计算机，有自己的指令集，有自己的文件系统，管理内部的表和数据，负责读取class文件里面字节码，然后转换成不同操作系统的CPU指令，从而使得Java程序在不同的操作统上顺利的跑起来。所以Window的JVM能把字节码转换成Window系统的指令集，Linux的JVM能把字节码转换成Linux系统的字节，同理还有Solaris，它们彼此之间是不能通用的。

最早一款的原型虽然是Sun公司开发的，但发展到现在其实任何厂商都可以自己去实现一个虚拟机，用来读取字节码转换成OS指令。甚至我们可以认为JVM跟 Java编程语言都没有关系，因为你自己哪怕用记事本写一串字节码，也可以让JVM来解析运行，只要你的字节码能通过JVM的验证。

JVM的验证其实是很严格的，这里只讲一些有趣的地方。大家还记得Java的图标是一个杯咖啡麽？究其历史我们也许可以查出为什么，但还有更显而易见的方式是JVM怎么判断一个文件是否是class文件？JVM的做法是读取前4个字节转换成16进制数，判断是否等于0xCAFEBABE这个数。注意到这个单词了麽？

“cafebabe”，代表着国外一种咖啡品牌，似乎叫做Peet’scoffee-baristas之类。创造Java的人为了方便记忆，选择了这样一个16进制数作为标准class文件的头，所以任何class文件都必须具有这4个字节的头部。我们可以用DataInput这个接口的实现类来验证一下，读取任何一个class文件的第一个int，int在Java里面是四个字节。转换成16进制一定会是0xcafebabe的。所以这里想告诉大家的是，JVM其实并没有那么神秘，我们完全可以理解它的构造。介绍完了JVM实现机制再来看一下JVM内部的基本概念。

2.JVM内部的基本概念

Java虚拟机内部有一些概念，全部列举是不现实的，太繁琐也没有意义。除非您真的想自己去做一个JVM。笔者只列举部分概念：
首先我们来看一个叫做ReturnAddress的变量，它是JVM用来存储方法出口或者说进行跳转的依据，把任何地址存入这个变量就一定会按照这个地址来跳转。我们需要注意的就是finally有比方法return更高的赋值给ReturnAddress的优先级。同时存在方法return和 finallyreturn的话，一定是按照finally里面的return为准。

JVM有自己的Heap，能被所有线程共享，存储着所有的对象，内存是动态被分配的。对于每个线程，拥有自己的Stack，栈里面存储的单位叫做 Frame（桢）。桢里面就记录着零时变量、对象引用地址、方法返回值等数据。JVM还有一个叫做MethodArea的地方，存储着一段一段的可执行代码，每一段就是一个方法体，也能被所有线程共享。所以我们说一个线程其实从run方法跑起来，跟它的类中声明的其他方法是两个概念。因为其他的方法包括的所有的对象，这个时候都充当为资源被线程使用。

JVM有自己管理内存的方案，因为它具有文件系统的功能，我们可以看成一个小型的数据库，内部有许许多多不同的表。表的字段可能是另外一张表的地址，也可以直接就是一个存储数据值的地址值。JVM所有对运行时候类的解析验证计算等管理工作，实际上都是在管理这些表的变动，如果我们从数据库的角度来看，JVM所做的就是根据你的代码来操作那么多个表最后返回给你结果的过程。里面的表结构包括class的表、field表、method表、 attribute表等。