JVM基础结构与字节码执行引擎
JVM 基础结构
JVM 内部结构如下：栈、堆。
栈
JVM 中的栈主要是指线程里面的栈，里面有方法栈、 native 方法栈、 PC 寄存器等等；每个方法栈是由栈帧组成的；每个栈帧是由局部变量表、操作数栈等组成。
每个栈帧其实就代表一个方法
堆
java 中所有对象都在堆中分配；堆中对象又分为年轻代、老年代等等，不同代的对象使用不同垃圾回收算法。
-XMs ：启动虚拟机预留的内存
-Xmx ：最大的堆内存
一、堆的分代假设
根据研究表明，堆中对象大部分都是创建后，立马就可以被销毁的。如：
为了优化堆中的内存，将堆中对象分为不同代。在年轻代中， GC 发生比较频繁；在老年代中， GC 发生比较少。
二、堆的分代
Young Generation Old Generation/Tenured Permanent Generation
永久代在 Java 虚拟机规范中是没有的，但是 Host Spot 虚拟机中有。
三、方法区
方法区被所有线程共享；方法区是用来存储编译后的代码，即存储每个类的运行时常量池、字段和方法。
方法区在虚拟机启动时创建；虽然方法区在逻辑上是堆的一部分，但在一些简单的实现中，方法区可以选择不进行垃圾回收和紧凑化。
方法区在 java8 的变化
-
java7之前：方法区的实现：永久代，是作为堆的一部分； -
java8之后：方法区的实现：metaspace，是堆外的内存；
1、为什么要这样改变？
因为 java 可以动态加载字节码信息，这样方法区就会慢慢的挤占堆中内存。为了避免与堆争抢内存， java8 将方法区的实现移至堆外。
2、方法区、永久代、 MetaSpace 的区别？
方法区是 java 虚拟机规范所规定的一个概念。其中 java7 实现方法区的地方称为永久代； java8 实现方法区的地方称为 MetaSpace
字节码文件的结构
java 程序在运行的时候，将源码编译成字节码，字节码在不同系统上的 JVM 翻译成对应的机器码。这是 Java平台无关性的基础 。
但是，编译后的字节码是如何读取到 JVM 中的？字节码执行引擎是如何识别、执行指令？
1、如何查看字节码文件
-
classpy工具 -
IDEA的jclasslib Bytecode viewer插件
2、字节码文件结构
一个字节码文件包含以下部分：
（1）magic：
0xCAFEBABE
class 文件的 magic code ，用于标识该文件是 class 文件。
（2） minor_version 、 major_version
用于标识该 class 文件的版本，防止高版本的 class 文件被低版本的 JVM 读取并执行。
（3） constant_pool ：常量池
用于存储该 class 文件经常被使用的信息，优化内存。比如说 System.out.print()
（4） access_flag
表示这个类得访问权限，对应到 java 源码就是 public 、 final 之类的
字节码执行引擎
这里以一个线程为例。一般来说，一个方法栈最底层的栈帧都是 Thread.run 方法。当一个线程准备调用另一个方法时，会先将实参拷贝一份到新栈帧的局部变量表里，然后再执行代码。
1、局部变量表
每次调用新方法时，会默认将当前对象的地址 this 作为局部变量表的第一个参数；后面存放传过来的参数。这与 javascript 的做法很相似。
2、方法调用的相关指令
-
invokevirtual：一般实例方法，有多态； -
invokeinterface：接口方法，有多态 -
invokestatuc：静态方法，无多态 -
invokespecial：特殊方法，无多态 -
invokedynamic：动态调用，JDK7新增，方法无需在编译时确定
3、方法调用的过程
（1）在开始时
this
（2）在返回时
- 将返回值放在调用者方法栈帧中的操作数栈上；
（3）在异常出现时
- 寻找匹配的异常处理代码
（4）在 finally 时
- 为每个分支新增一个跳转
4、为什么 Mockito 、 EasyMock 无法对 private 、 static 方法进行 mock ？
因为他们 mock 方法是通过覆盖这些方法来实现的，而 private 、 static 没法被覆盖。 PowerMock 是通过修改字节码文件达到 mock 私有、静态方法的。
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