java计数器什么意思(计数器的java代码)
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计数器的java代码
Java技术与Java虚拟机中文JAVA技术网g0cVV+]
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说起Java,人们首先想到的是Java编程语言,然而事实上,Java是一种技术,它由四方面组成:Java编程语言、Java类文件格式、Java虚拟机和Java应用程序接口(Java API)。它们的关系如下图所示:
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图1 Java四个方面的关系
,YW&x ^L|Q0运行期环境代表着Java平台,开发人员编写Java代码(.java文件),然后将之编译成字节码(.class文件)。最后字节码被装入内存,一旦字节码进入虚拟机,它就会被解释器解释执行,或者是被即时代码发生器有选择的转换成机器码执行。从上图也可以看出Java平台由Java虚拟机和Java应用程序接口搭建,Java语言则是进入这个平台的通道,用Java语言编写并编译的程序可以运行在这个平台上。这个平台的结构如下图所示:
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在Java平台的结构中,可以看出,Java虚拟机(JVM)处在核心的位置,是程序与底层操作系统和硬件无关的关键。它的下方是移植接口,移植接口由两部分组成:适配器和Java操作系统,其中依赖于平台的部分称为适配器;JVM通过移植接口在具体的平台和操作系统上实现;在JVM的上方是Java的基本类库和扩展类库以及它们的API,利用Java API编写的应用程序(application)和小程序(Java applet)可以在任何Java平台上运行而无需考虑底层平台,就是因为有Java虚拟机(JVM)实现了程序与操作系统的分离,从而实现了Java的平台无关性。
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那么到底什么是Java虚拟机(JVM)呢?通常我们谈论JVM时,我们的意思可能是:中文JAVA技术网,T,Y5d(B5r
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对JVM规范的的比较抽象的说明;
b0r[/o_k+p0对JVM的具体实现;中文JAVA技术网Xdt8M1sP T_"_s
在程序运行期间所生成的一个JVM实例。中文JAVA技术网H k0g,~ hO\
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对JVM规范的的抽象说明是一些概念的集合,它们已经在书《The Java Virtual Machine Specification》(《Java虚拟机规范》)中被详细地描述了;对JVM的具体实现要么是软件,要么是软件和硬件的组合,它已经被许多生产厂商所实现,并存在于多种平台之上;运行Java程序的任务由JVM的运行期实例单个承担。在本文中我们所讨论的Java虚拟机(JVM)主要针对第三种情况而言。它可以被看成一个想象中的机器,在实际的计算机上通过软件模拟来实现,有自己想象中的硬件,如处理器、堆栈、寄存器等,还有自己相应的指令系统。中文JAVA技术网&nC/D IHP,|
A)R-DFw o2X0JVM在它的生存周期中有一个明确的任务,那就是运行Java程序,因此当Java程序启动的时候,就产生JVM的一个实例;当程序运行结束的时候,该实例也跟着消失了。下面我们从JVM的体系结构和它的运行过程这两个方面来对它进行比较深入的研究。
Z6?gXm!~0Java虚拟机的体系结构
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e-i'_;P X a0刚才已经提到,JVM可以由不同的厂商来实现。由于厂商的不同必然导致JVM在实现上的一些不同,然而JVM还是可以实现跨平台的特性,这就要归功于设计JVM时的体系结构了。中文JAVA技术网{ v2T&tMlG?"]*N
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我们知道,一个JVM实例的行为不光是它自己的事,还涉及到它的子系统、存储区域、数据类型和指令这些部分,它们描述了JVM的一个抽象的内部体系结构,其目的不光规定实现JVM时它内部的体系结构,更重要的是提供了一种方式,用于严格定义实现时的外部行为。每个JVM都有两种机制,一个是装载具有合适名称的类(类或是接口),叫做类装载子系统;另外的一个负责执行包含在已装载的类或接口中的指令,叫做运行引擎。每个JVM又包括方法区、堆、Java栈、程序计数器和本地方法栈这五个部分,这几个部分和类装载机制与运行引擎机制一起组成的体系结构图为:中文JAVA技术网BW0EZCI
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图3 JVM的体系结构中文JAVA技术网0P/b(jt U$x
7{F*d8f7ySt:Q0JVM的每个实例都有一个它自己的方法域和一个堆,运行于JVM内的所有的线程都共享这些区域;当虚拟机装载类文件的时候,它解析其中的二进制数据所包含的类信息,并把它们放到方法域中;当程序运行的时候,JVM把程序初始化的所有对象置于堆上;而每个线程创建的时候,都会拥有自己的程序计数器和Java栈,其中程序计数器中的值指向下一条即将被执行的指令,线程的Java栈则存储为该线程调用Java方法的状态;本地方法调用的状态被存储在本地方法栈,该方法栈依赖于具体的实现。中文JAVA技术网 t?!Pz!B]
"^x1MT5qj0下面分别对这几个部分进行说明。
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执行引擎处于JVM的核心位置,在Java虚拟机规范中,它的行为是由指令集所决定的。尽管对于每条指令,规范很详细地说明了当JVM执行字节码遇到指令时,它的实现应该做什么,但对于怎么做却言之甚少。Java虚拟机支持大约248个字节码。每个字节码执行一种基本的CPU运算,例如,把一个整数加到寄存器,子程序转移等。Java指令集相当于Java程序的汇编语言。中文JAVA技术网 ^s&H2X*b,Z
q3[ OT`z"M4V0Java指令集中的指令包含一个单字节的操作符,用于指定要执行的操作,还有0个或多个操作数,提供操作所需的参数或数据。许多指令没有操作数,仅由一个单字节的操作符构成。
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o"o qq9_0虚拟机的内层循环的执行过程如下:中文JAVA技术网3Hn8B r,xE
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l$I&z V!M9[0取一个操作符字节;中文JAVA技术网7[?3o?,v A|3b+O R
根据操作符的值执行一个动作;
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由于指令系统的简单性,使得虚拟机执行的过程十分简单,从而有利于提高执行的效率。指令中操作数的数量和大小是由操作符决定的。如果操作数比一个字节大,那么它存储的顺序是高位字节优先。例如,一个16位的参数存放时占用两个字节,其值为:
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第一个字节*256+第二个字节字节码。中文JAVA技术网"V[]J!_0v+D
5^t6E[3aW![0指令流一般只是字节对齐的。指令tableswitch和lookup是例外,在这两条指令内部要求强制的4字节边界对齐。
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对于本地方法接口,实现JVM并不要求一定要有它的支持,甚至可以完全没有。Sun公司实现Java本地接口(JNI)是出于可移植性的考虑,当然我们也可以设计出其它的本地接口来代替Sun公司的JNI。但是这些设计与实现是比较复杂的事情,需要确保垃圾回收器不会将那些正在被本地方法调用的对象释放掉。
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"j1lJ`7Dd0v"v0Java的堆是一个运行时数据区,类的实例(对象)从中分配空间,它的管理是由垃圾回收来负责的:不给程序员显式释放对象的能力。Java不规定具体使用的垃圾回收算法,可以根据系统的需求使用各种各样的算法。中文JAVA技术网'z/wgb.s
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什么是Java字节码
它是程序的一种低级表示,可以运行于Java虚拟机上。将程序抽象成字节码可以保证Java程序在各种设备上的运行
Java号称是一门“一次编译到处运行”的语言,从我们写的java文件到通过编译器编译成java字节码文件(.class文件),这个过程是java编译过程;而我们的java虚拟机执行的就是字节码文件。不论该字节码文件来自何方,由哪种编译器编译,甚至是手写字节码文件,只要符合java虚拟机的规范,那么它就能够执行该字节码文件。
JAVA程序的运行
因为Java具有跨平台特性,为了实现这个特性Java执行在一台虚拟机上,这台虚拟机也就是JVM,Java通过JVM屏蔽了不同平台之间的差异,从而做到一次编译到处执行。JVM位于Java编译器和OS平台之间,Java编译器只需面向JVM,生成JVM能理解的代码,这个代码即字节码,JVM再将字节码翻译成真实机器所能理解的二进制机器码。
字节码是怎么产生的?
我们所编写的程序都是.java格式,通常在执行的时候也许点击一下eclipse的运行键就可以在控制台看到运行结果,但是也可以更酷一些,如果你装了JDK,那就可以直接在以命令行的方式编译运行你的.java文件,编译后会形成.class文件,这个.class文件即字节码。
字节码怎么解读?
上图是编译好的字节码文件,即一堆16进制的字节,如果使用IDE去打开,也许看到的是已经被反编译的我们所熟悉的java代码,但这才是纯正的字节码
这里只介绍字节码由哪些部分组成,具体的意思自行百度或者看文尾的连接,有较为详细的讲解
上图即字节码文件的组成部分, Class文件的结构不像XML等描述语言那样松散自由。由于它没有任何分隔符号,
所以,以上数据项无论是顺序还是数量都是被严格限定的。哪个字节代表什么含义,长度是多少,先后顺序如何,都不允许改变,如上图左侧即每一部分规定的长度
魔数(Magic Number)
魔数是用来区分文件类型的一种标志,一般都是用文件的前几个字节来表示。
比如0XCAFE BABE表示的是class文件,那么有人会问,文件类型可以通过文件名后缀来判断啊?是的,但是文件名是可以修改的(包括后缀),那么为了保证文件的安全性,将文件类型写在文件内部来保证不被篡改。
至于为什么是CAFE BABE估计大家也能猜到,程序员与咖啡的不解之缘
版本号(Version)
版本号含主版本号和次版本号,都是各占2个字节。在此Demo种为0X0000 0033。其中前面的0000是次版本号,后面的0033是主版本号。通过进制转换得到的是次版本号为0,主版本号为51。高版本的JDK能向下兼容以前版本的Class文件,但不能运行以后版本的Class文件,即使文件格式未发生任何变化.这就是target参数的用处,可以在使用JDK 1.7编译时指定-target 1.5
常量池(Constant Pool)
常量池是Class文件中的资源仓库,量池中主要存储2大类常量:字面量和符号引用。字面量如文本字符串,java中声明为final的常量值等等,而符号引用如类和接口的全局限定名,字段的名称和描述符,方法的名称和描述符。常量池是一个表结构,在表的内容前有一个类型的计数器,表示常量池的长度
上面的表中描述了11中数据类型的结构,其实在jdk1.7之后又增加了3种(CONSTANT_MethodHandle_info,CONSTANT_MethodType_info以及CONSTANT_InvokeDynamic_info)。这样算起来一共是14种
访问标志(Access_Flag)
访问标志信息包括该Class文件是类还是接口,是否被定义成public,是否是abstract,如果是类,是否被声明成final。通过上面的源代码,我们知道该文件是类并且是public。
0x 00 21:是0×0020和0×0001的并集。其中0×0020这个标志值涉及到字节码指令
类索引(This Class Name)
类索引用于确定类的全限定名
0×00 03表示引用第3个常量,同时第3个常量引用第19个常量,查找得”com/demo/Demo”。#3.#19
父类索引(Super Class Name)
0×00 04同理:#4.#20(java/lang/Object)
接口索引(Interfaces)
通过上边字节码图可以看到,这个接口有2+n个字节,前两个字节表示的是接口数量,后面跟着就是接口的表。我们这个类没有任何接口,所以应该是0000。果不其然,查找字节码文件得到的就是0000。
字段表集合(fields)
字段表用于描述类和接口中声明的变量。这里的字段包含了类级别变量以及实例变量,但是不包括方法内部声明的局部变量。接下来就是2+n个字段属性。我们只有一个属性a,所以应该是0001。查找文件果不其然是0001。
该区域含有字段的访问标志,访问权限,字段的名称索引,字段的描述符索引,属性表
描述符的作用就是用来描述字段的数据类型、方法的参数列表和返回值。而属性表就是为字段表和方法表提供额外信息的表结构。对于字段来说,此处如果将字段声明为一个static final msg="aaa"的常量,则字段后就会跟着一个属性表,其中存在一项名为ConstantValue,指向常量池中的一个常量,值为的"aaa"。
方法(methods)
包含访问标志表,方法名索引,方法描述符索引,属性表数量,等
Attribute
0×0001:同样的,表示有1个Attributes了。
0x000f:#15(“SourceFile”)
0×0000 0002 attribute_length=2
0×0010: sourcefile_index=#16(“Demo.java”)
SourceFile属性用来记录生成该Class文件的源码文件名称。
java工作原理
Java工作原理
由四方面组成:
(1)Java编程语言
(2)Java类文件格式
(3)Java虚拟机
(4)Java应用程序接口
当编辑并运行一个Java程序时,需要同时涉及到这四种方面。使用文字编辑软件(例如记事本、写字板、UltraEdit等)或集成开发环境(Eclipse、MyEclipse等)在Java源文件中定义不同的类,通过调用类(这些类实现了Java API)中的方法来访问资源系统,把源文件编译生成一种二进制中间码,存储在class文件中,然后再通过运行与操作系统平台环境相对应的Java虚拟机来运行class文件,执行编译产生的字节码,调用class文件中实现的方法来满足程序的Java API调用。
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