文章目录

• 前言
• 案例
• 加载至JVM内存
• CPU执行指令

前言

在之前的JVM专栏中具体说明了各个JVM内存区域的信息、功能作用等。以及讲到了jdk不同版本针对GC操作使用垃圾收集器的区别等。

相信大家对一个Java程序的执行过程还是有点好奇的。

本篇博客就从Java程序到计算机CPU执行这个过程做一个介绍和说明。

案例

假设需要执行下列案例：

public class Math {

    public void test(){
        int a = 0;
        int b = 5;
        System.out.println(a+b);
    }

    public static void main(String[] args) {
        Math td = new Math();
        td.test();
    }
}

加载至JVM内存

一个.java程序在执行之前，需要将其转化为.class字节码文件，加载至jvm中，然后让计算机去执行。其加载过程图如下所示：

其中，JVM将.class文件信息加载至JVM虚拟机中的过程，使用的是JVM的类装载子系统，其执行操作如下所示：

当xx.class类中的类执行了加载操作后，会将其中的类元信息加载至JVM的方法区中，如下所示：

【疑问：】哪些是类元信息？

使用命令 javap -v Math.class 执行后，下列的Constant pool 即为类元信息，

方法区主要保存常量 final(包含常量池)、静态变量 static、类元信息(类的常量池)。

当执行main方法时，会在栈中开辟一块区间，存放相应的信息。

main是程序的入口，也是一个线程。

执行实例化new Math()操作，会在堆中创建实例化对象地址信息。并将栈中的td 局部变量，针对堆中的Math实例对象地址进行引用。

当采取td.test()调用实例化对象中的指定方法时，此时则需要借用字节码执行引擎实现相关操作，如下所示：

首先，会在栈中分配一块内存区域，创建main线程。

其次，引用test()，则继续在对应栈内存中压入test()。

在执行test()中的程序逻辑时，会依次对其中的指令进行操作。

这个指令是操作数栈中的操作数值临时存放。

此时每条指令均由字节码执行引擎进行相应的操作。但此时的操作仅仅只是内存层面的数据操作，指令的计算赋值等依旧需要cpu去执行实现。

CPU执行指令

字节码执行引擎获取需要执行的每条指令，通过解释执行器/JIT优化将指令进行翻译操作，将其翻译成汇编指令。

字节码执行引擎是JVM层面的技术，但是计算机执行命令，只认二进制命令。

在JVM中通常使用解释执行器或者JIT优化器，将jvm 层面的 字节码信息翻译成汇编指令。

汇编指令属于硬件原语，此时并不能直接被CPU进行执行。

依旧需要借用硬件层面的翻译操作，将汇编指令转化为cpu可识别的 二进制指令。等待CPU的调度执行，最后影响对应栈中的数据信息。

具体操作逻辑如下图所示：

这个指令执行完成后，在继续执行下列其他指令。