JVM基礎結構與字節碼執行引擎
JVM基礎結構
JVM內部結構如下：棧、堆。
棧
JVM中的棧主要是指線程裏面的棧，裏面有方法棧、native方法棧、PC寄存器等等；每個方法棧是由棧幀組成的；每個棧幀是由局部變量表、操作數棧等組成。
每個棧幀其實就代表一個方法
堆
java中所有對象都在堆中分配；堆中對象又分爲年輕代、老年代等等，不同代的對象使用不同垃圾回收算法。
-XMs：啓動虛擬機預留的內存
-Xmx：最大的堆內存
一、堆的分代假設
根據研究表明，堆中對象大部分都是創建後，立馬就可以被銷燬的。如：
爲了優化堆中的內存，將堆中對象分爲不同代。在年輕代中，GC發生比較頻繁；在老年代中，GC發生比較少。
二、堆的分代
年輕代：Young Generation
老年代：Old Generation/Tenured
永久代：Permanent Generation
永久代在Java虛擬機規範中是沒有的，但是Host Spot虛擬機中有。
三、方法區
方法區被所有線程共享；方法區是用來存儲編譯後的代碼，即存儲每個類的運行時常量池、字段和方法。
方法區在虛擬機啓動時創建；雖然方法區在邏輯上是堆的一部分，但在一些簡單的實現中，方法區可以選擇不進行垃圾回收和緊湊化。
方法區在java8的變化
java7之前：方法區的實現：永久代，是作爲堆的一部分；
java8之後：方法區的實現：metaspace，是堆外的內存；
1、爲什麼要這樣改變？
因爲java可以動態加載字節碼信息，這樣方法區就會慢慢的擠佔堆中內存。爲了避免與堆爭搶內存，java8將方法區的實現移至堆外。
2、方法區、永久代、MetaSpace的區別？
方法區是java虛擬機規範所規定的一個概念。其中java7實現方法區的地方稱爲永久代；java8實現方法區的地方稱爲MetaSpace
字節碼文件的結構
java程序在運行的時候，將源碼編譯成字節碼，字節碼在不同系統上的JVM翻譯成對應的機器碼。這是Java平臺無關性的基礎。
但是，編譯後的字節碼是如何讀取到JVM中的？字節碼執行引擎是如何識別、執行指令？
1、如何查看字節碼文件
classpy工具
IDEA的jclasslib Bytecode viewer插件
2、字節碼文件結構
一個字節碼文件包含以下部分：
（1）magic：0xCAFEBABE
class文件的magic code，用於標識該文件是class文件。
（2）minor_version、major_version
用於標識該class文件的版本，防止高版本的class文件被低版本的JVM讀取並執行。
（3）constant_pool：常量池
用於存儲該class文件經常被使用的信息，優化內存。比如說System.out.print()
（4）access_flag
表示這個類得訪問權限，對應到java源碼就是public、final之類的
字節碼執行引擎
這裏以一個線程爲例。一般來說，一個方法棧最底層的棧幀都是Thread.run方法。當一個線程準備調用另一個方法時，會先將實參拷貝一份到新棧幀的局部變量表裏，然後再執行代碼。
1、局部變量表
每次調用新方法時，會默認將當前對象的地址this作爲局部變量表的第一個參數；後面存放傳過來的參數。這與javascript的做法很相似。
2、方法調用的相關指令
invokevirtual：一般實例方法，有多態；
invokeinterface：接口方法，有多態
invokestatuc：靜態方法，無多態
invokespecial：特殊方法，無多態
invokedynamic：動態調用，JDK7新增，方法無需在編譯時確定
3、方法調用的過程
（1）在開始時
方法棧新增一個棧幀；
實例方法的this、參數放到局部變量表中；
開始新棧幀中字節碼的執行；
（2）在返回時
將返回值放在調用者方法棧幀中的操作數棧上；
（3）在異常出現時
尋找匹配的異常處理代碼
（4）在finally時
爲每個分支新增一個跳轉
4、爲什麼Mockito、EasyMock無法對private、static方法進行mock？
因爲他們mock方法是通過覆蓋這些方法來實現的，而private、static沒法被覆蓋。PowerMock是通過修改字節碼文件達到mock私有、靜態方法的。
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