JVM技术专题 带你梳理分析虚拟机栈映射源代码的流程「原理篇」

Posted 2022-11-29 浩宇の天尚

Java执行过程介绍

类是面向对象编程中最基本的单位。

Java中的类包含三个内容，分别是：

属性

• 属性又叫成员变量。

• 属性用于定义类或类对象的数据（静态特征）。

• 范围为整个类体。

方法

• 方法用于定义类或类对象的行为特征（执行动作）（动态）。

• 方法类似于面向过程中的函数，面向过程中的函数是最基本的单位；

• 面向对象中，最基本单位是类，方法从属于类和对象。

构造方法

• 构造方法分为无参构造方法；有参构造方法。

• 构造方法要与类名保持一致。

• 如果不设置构造方法，则系统自动生成无参构造方法。

属性的定义格式：

//若不初始化则系统默认给默认值
[修饰符] 属性类型 属性名 = [默认值]；

方法定义格式：

[修饰符] 方法返回值类型 方法名(形参)
 语句

有如下代码进行示例分析

public class Person
	public String name;   //属性，带有修饰符
	int age;
	public void show()  //方法
		System.out.println("姓名："+name+",年龄："+age);
	
	/*
	Person() 
	 //构造方法，手动，无参构造方法，一个类里无参构造方法只能有	一个
	
	*/
	/*
	//手动，有参构造方法。
	Person(String name, int age)
		this.name = name;
		this.age = age;
	
	*/
	public static void main (String[] args)
		//此时调用的是上面手动有参的构造方法
		Person p1 = new Person("李四",18);
		//此时调用的是无参构造方法
		Person p2 = new Person();
		//无参构造方法需要以下赋值
		p2.name = "张三"；
		p2.age = 18;
		p2.show();
	

内存分析

上面介绍了类的基本知识，那么我们接下来根据上面的代码来进行内存分析。

JVM内存模型很复杂，为了更好的理解面向对象和面向对象代码，下面进行对模型的简化。（此内存分析并不是为了理解JVM内存模型）

下面对上面三个内存模型进行特征介绍：

栈

栈描述的是方法执行的内存模型，每个方法被调用时都会创建一个栈帧。

• JVM为每个线程创建一个虚拟机栈。

• 栈是私有，在线程间不会共享。

• 栈是一段连续的存储空间

堆

堆用于存储创建好的对象。

• JVM只有一个堆。

• 堆被所有线程共享。

• 堆是不连续的空间，分配灵活。

方法区

方法区实际也是堆，用来专门存储类、常量（static关键词相关）等相关信息。

• JVM只有一个方法区。

• 可共享。

• 存储不变的信息。

运行过程

• 程序均是将main方法作为程序的入口，执行第二条语句（第一条先忽略）

Person p2 = new Person();

1. 此时会在栈中开辟一个新的栈帧，为main方法栈帧；

2. 方法区会加载整个类模板，存储类里面的相关信息；

3. 在堆处会产生一个新的类的对象。

Java使用new关键字来调用构造方法，从而返回该类的实例（对象）。但是这个对象不是完全由构造方法来创建的。

创建一个方法分4步：

在堆中分配对象空间，并将对象的成员变量初始化默认值执行显式初始化（比如int i = 3）执行构造方法返回对象地址。

当Person()构造方法调用完成后，出栈继续执行main中的下一条语句。如图

下一条语句是

p2.name = "张三"；
p2.age = 18;

此时是方法区的张三赋值给name；

我们继续执行下条语句

p2.show();

• 此时会执行show方法，我们注意到show方法中有age和name。那么它们是谁的name和age呢？我们可以看是p2.show()。

• p2的地址是0x11，指向的是堆中的0x11对象，所以show方法中的name和age就已知了。

• 那么当方法执行完后，show方法出栈，同时main方法也执行完毕，也需要出栈，main方法执行完后，对象和方法区中的类信息也就会清空。内存就会回到最初的状态。