作為JAVA的開發人員，需要知道JAVA是如何運行的，這個需要好好思考下。

(一)class文件內容

class文件包含JAVA程序執行的字節碼，也就是說程序的執行是通過class里面的內容進行執行的。class文件內的信息嚴格按照一定的格式(虛擬機規范中的格式)，緊湊排列在class文件中的二進制流，中間無任何分隔符。

① 分析class文件內的內容

文件開頭有一個0xcafebabe 16進制的特殊的標志，cafebabe就是java的class的標識。

整個class文件很多很多的內容，用肉眼肯定是無法分辨的，

② class包含的內容

這個文件是有復雜格式，專門有JVM讀里面的內容，方便閱讀源碼。

1.版本

源代碼是由java的哪個版本的編譯的。

2.訪問標志

這個類是public 還是private 。

3.常量池

常量哪些。

4.當前類

當前類的名稱，類的信息。

5.超級類

被繼承的類，類信息。

6.接口

實現的接口是什么？

7.字段

8.方法

9.屬性

(二)JVM運行時數據區

java 源代碼編譯后生成 class字節碼，然后被加載到JVM運行時數據區里面

① 方法區

存儲已被虛擬機加載的類信息、常量、靜態變量、即時編譯器編譯后的代碼等數據。虛擬機規范中的一個邏輯區域(沒有硬性的規定)。具體實現是根據不同的虛擬機來實現的。

如 oracle的Hotspot在java7中方法區放入永久代，java8放在元數據空間，并且通過GC機制對這個區域進行管理。

② 堆

對象，垃圾回收，都是在堆中。

堆內存還可以細分為：老年代，新生代(Eden，From Survivor，To Survivor)

JVM啟動時就創建了，存放對象的實例，垃圾回收期主要就是管理堆內存，內存滿了，就會出現OutOfMemroyEorror，后續在內存模型中，詳細講解。

③ 虛擬機棧

Java方法執行的內存模型：每個方法在執行的同時都會創建一個棧幀(Stack Frame)用于存儲局部變量表、操作數棧、動態鏈接、方法出口等信息。一個方法對應一個棧幀。棧內存默認最大是1M，超出則拋出StackOverflowError。計算，保存一些信息都是在棧里面。

④ 本地方法棧

和java虛擬機棧類似，不同的是其為Native方法服務。它跟java虛擬機棧的區別就是執行的方法不同。

⑤ 程序計數器

當前線程所執行的字節碼的行號指示器，每個線程都有一個獨立的程序計數器。每個線程都在這個控件有一個私有的空間，占用內存空間很少。CPU同一時間，只會執行一個線程中的指令。JVM多線程會輪流切換并分配CPU執行時間的方式。為了線程切換后，需要通過程序計數器，來回復正確的執行位置。

學習java，學習jvm，了解JVM運行時數據區，這些就夠了，下面【執行引擎】，【本地庫接口】，【本地方法庫】都是根據不同的操作系統，不同的平臺，做了JVM的適配，例如：linux，windows的執行引擎，本地庫接口都有一些的不同，JVM的目的就是一處編寫導出的運行，作為開發人員掌握在執行引擎之上。

⑥ 線程獨占

每個線程都會有它獨立的空間，隨著生命周期而創建和消亡。【虛擬機棧，本地方法棧，程序計數器。】。

⑦ 線程共享

所有線程能訪問這塊內存數據，隨著虛擬機或者GC而創建和消亡。【方法區，堆】。

對象就是放入了堆中，也就是線程共享的。

(三)查看class文件內容

① 找個例子

public class Demo1{

public static void main(String[] args){

int x = 600;

int y = 100;

int a = x / y;

int b = 60;

System.out.println(a + b);

}

}

②執行下面的命令

使用Demo1.java進行測試，編譯成class，完整的javap命令的解析結果

javac Demo1.java

// javap查看內容，說出Demo1.class所有的信息， 【>】意思是輸入到一個Demo1.txt文件

javap -v Demo1.class > Demo1.txt

java -version

③ 版本號、訪問控制

flags: ACC PUBLIC，ACC SUPER

④ 常量池

這個常量池指的類里面包含的靜態常量，編譯這個類需要用到的常量，類的名稱類信息里面也是個常量，類本身需要用到的常量。

⑤ 構造方法

之前類并沒有定義對應的構造方法，但是通過javap之后內部存在一個無參的構造方法。由此可見，沒有定義構造函數時，會有隱式的無參構造函數。

⑥ 程序入口main方法

描述了方法的：訪問控制，本地變量的數目，參數的數量，方法對應棧幀中操作的數棧的深度，JVM執行引擎去執行這些代碼編譯過后的指令碼，javap翻譯出來的操作符，class文件內存儲的是指令碼，前面的數字，是偏移量，jvm根據這個去區分不同的指令。工具叫【JVM指令碼表】進行查閱查看具體指令的含義。

(三)程序完整運行分析

① 編譯加載到方法區

編譯加載到方法區，最后加載Demo1，其實一個JVM運行不止是一個Demo1，涉及到很多很多的類，會將所有的類信息存放到方法區里面，運行的一些常量會放在常量池里面，1.7和之前稱為永久代，1.8開始稱為元數據空間。

② 類加載進去，創建對象運行

類已經加載進去了，需要創建一個對象來進行運行，運行代碼JVM創建線程來執行這些代碼，一定是創建線程，需要配合【虛擬機棧】和【程序計數器】分配響應的空間，這里不涉及到本地代碼因為咱們都是在JVM里面，Thread有一個獨占的空間，其他區域有其他線程占領，【程序計數器】對應了字節碼指令的地址。

③ main方法

線程獨占空間，【程序計數器】標注當前這個線程執行到得位置記錄下來有對應的序號，虛擬機棧里面開辟了一個空間，一個棧有多個棧幀組成，方法對應的一些操作，線程就是取一個或者多個，其實線程就是對應了一個或者多個棧幀，main方法的入口，也就是程序的入口，main方法棧幀包含本地變量表，操作數棧，Demo1 里面一共有5個變量，老鐵可能問不是4個嗎，哪里來了5個，因為main方法里面的String[] args也是一個啊。

解析方法，看不懂對照【JVM指令碼表】

0: sipush 600 #將600這個數值壓入到操作數棧，棧從下往上

3: istore_1 #將操作棧頂保存到本地變量表1，移除操作棧

4: bipush 100 #將 600這個數值保存后，將100放入操作數棧

6: istore_2 #操作數棧棧頂100 保存到本地變量表2上。

7: iload_1 # 讀取本地變量1，壓入操作數棧1

8: iload_2 # 讀取本地變量2，壓入操作數棧，它變成位置1了，前一個操作數棧位置變成2了

9: idiv # 將棧頂兩int類型數相除，結果入棧600/100 = 6，原來操作數棧里面的100,600都移除。

10: istore_3 # 操作數棧棧頂6，保存到本地變量表3上。

11: bipush 60 #將 60這個數值保存后，將60放入操作數棧。

13: istore 4 # 將60放入操作數棧，放入本地變量表4的位置上。

15: getstatic #2 # 取貨類或者接口字段的值并將其推入操作數棧，#2對應常量中，#2放入棧頂。

18: iload_3 #將本地變量3去取出壓入操作數棧

19: iload 4 # 將本地變量4取出來壓入操作數棧

21: iadd # 將棧頂兩個int類型數相加，結果入棧。

22: invokevirtual #3 // Method java/io/PrintStream.println:(I)V

# 調用靜態方法，新的一個方法，那個main方法不跑了，jvm會根據這個方法的描述，創建新棧幀，方法和操作從操作數棧中彈出來，壓入虛擬機棧，然后虛擬機會開始執行虛擬機棧最上邊的棧幀，執行完畢后，再繼續執行main方法對應的棧幀。

25: return # void函數返回，main方法執行結果。

其實java的操作就是對于本地變量表，操作數棧，線程表里面的信息，操作，實現程序想要的效果，一定會要對照【JVM指令碼表】來看一定點分析幾個，java的套路你就了解了。

PS：本次將JVM運行的核心邏輯進行了詳細的解析，JVM運行原理中更底層實現，針對不同的操作系統或者處理器，會有不同的實現，說了運行時數據區，講到了棧，指令碼的執行過程。這也是JAVA能夠實現【一定編寫，處處運行】的原因。下次說下Java線程。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的java能够运行的原理_JAVA程序运行原理分析（一）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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