哪五大元素組成JVM結(jié)構(gòu)

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這里和大家重點(diǎn)描述一下JVM結(jié)構(gòu)的組成和用法，JVM結(jié)構(gòu)由五個(gè)部分組成，他們分別是一組指令集、一組寄存器、一個(gè)棧、一個(gè)無(wú)用單元收集堆(Garbage-collected-heap)、一個(gè)方法區(qū)域。

JVM結(jié)構(gòu)組成

虛擬機(jī)JVM結(jié)構(gòu)由寄存器、棧、廢區(qū)收集堆、存儲(chǔ)區(qū)和指令集五部分組成。下面我們將逐一作出介紹。

1.寄存器（Registers）

同其他微處理器的寄存器一樣，JVM機(jī)構(gòu)的寄存器用來(lái)存放當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)。然而，基于移植性要求，JVM擁有的寄存器數(shù)目不能過(guò)多。否則，對(duì)于任何本身的寄存器個(gè)數(shù)小于JVM的移植目標(biāo)機(jī)，要用常規(guī)存儲(chǔ)來(lái)模擬高速寄存器，是比較困難的。同時(shí)JVM是基于棧（Stack）的，這也使得它擁有的寄存器較少。

JVM的寄存器包括下面四個(gè)：

（1）PC程序計(jì)數(shù)寄存器

（2）optop操作數(shù)棧棧頂?shù)刂芳拇嫫鳌?/p>

（3）frame當(dāng)前執(zhí)行環(huán)境地址寄存器。

（4）vars局部變量首地址寄存器。

這些寄存器長(zhǎng)度均為32位。其中PC用來(lái)記錄程序執(zhí)行步驟，其余optop,frame,vars都存放JVM棧中對(duì)應(yīng)地址，用來(lái)快速獲取當(dāng)前執(zhí)行所需的信息。

2.棧（Stack）

JVM機(jī)構(gòu)是以棧為基本存儲(chǔ)機(jī)制的處理機(jī)。棧的特點(diǎn)是先進(jìn)后出（FILO）。對(duì)每個(gè)類的每個(gè)方法，JVM都定義一定的?？臻g，包含下面三種信息：

(1)LocalVariables局部變量

這是一個(gè)記錄各方法局部變量的數(shù)組，其初始地址存放在vars寄存器中。每一個(gè)數(shù)組元素的長(zhǎng)度均為32位。若變量長(zhǎng)度超過(guò)32位，如雙精度浮點(diǎn)變量或長(zhǎng)整型變量，則占據(jù)兩個(gè)元素的空間64位。

(2)ExecutionEnviroment執(zhí)行環(huán)境

包含代表當(dāng)前方法的棧的當(dāng)前狀態(tài)。存儲(chǔ)的信息有：

◆激活的前一個(gè)方法。

　  ◆指向局部變量區(qū)的指針。

◆指向操作數(shù)棧頂和棧底的指針。

執(zhí)行環(huán)境是執(zhí)行方法的控制中心，為解釋執(zhí)行和重新編譯提供必要的信息。例如，解釋器執(zhí)行JVM的指令iadd，將兩整型數(shù)相加，執(zhí)行分為若干步。首先，解釋器從寄存器frame中獲得當(dāng)前執(zhí)行環(huán)境。然后，在當(dāng)前執(zhí)行環(huán)境中指向操作數(shù)棧頂?shù)闹羔?，取出要相加的兩?shù)。***還要將所加得的結(jié)果回送入棧。

(3)OperandStack操作棧

這是一個(gè)以32位為單位長(zhǎng)度，用來(lái)存儲(chǔ)JVM指令的參數(shù)的區(qū)域。

3.廢區(qū)收集堆（Garbage-CollectedHeap）

所有的類被實(shí)例化時(shí)，所獲得的存儲(chǔ)空間都是從收集堆中分配的。此外，這個(gè)堆還要負(fù)責(zé)無(wú)用空間的回收使用。出于移植性和安全性考慮，Java不賦予程序設(shè)計(jì)員管理內(nèi)存空間的權(quán)力。因而，在編譯用new命令申請(qǐng)新對(duì)象存儲(chǔ)空間后，由解釋器負(fù)責(zé)跟蹤記錄這一塊內(nèi)存的使用情況。當(dāng)使用結(jié)束時(shí)，回收空間送回堆中。在Sun公司的Java和HotJava環(huán)境中，這樣的“廢區(qū)收集”都是作為后臺(tái)線程運(yùn)行的，保證了系統(tǒng)運(yùn)行的高效性。

4.存儲(chǔ)區(qū)（MemoryArea)

JVM機(jī)構(gòu)有兩個(gè)重要的存儲(chǔ)區(qū)域，即方法區(qū)(methodarea)和常數(shù)池區(qū)(constantpoolarea)。

方法區(qū)存放的是類中定義的各方法的二進(jìn)制字節(jié)碼。常數(shù)池區(qū)存放的則是方法名、類名、域名以及字符串常數(shù)。

5.指令集（InstructionSet）

指令集是JVM執(zhí)行的操作碼的集合。Java編譯器就是將Java源程序轉(zhuǎn)換成JVM的程序：一組JVM指令。

JVM指令都由一個(gè)操作碼(opcode)帶上零個(gè)、一個(gè)或兩個(gè)操作數(shù)（operand）組成。操作數(shù)長(zhǎng)度不盡相同，以8位為基本長(zhǎng)度，超過(guò)8位時(shí)按BigEndian的順序截?cái)嘟M合，即高位存放在低地址字節(jié)中，而低位存放在高地址字節(jié)中。操作碼長(zhǎng)度均為8位。這限制了指令種類最多只能為256(28)種。目前已經(jīng)被定義使用的操作碼有160種，它們包括棧操作、數(shù)組操作、算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換、控制流程操作、斷點(diǎn)和異常處理等豐富而詳盡的內(nèi)容，這里不再一一贅述。

關(guān)于哪五大元素組成JVM結(jié)構(gòu)就分享到這里了，希望以上內(nèi)容可以對(duì)大家有一定的幫助，可以學(xué)到更多知識(shí)。如果覺(jué)得文章不錯(cuò)，可以把它分享出去讓更多的人看到。