JVM中的執(zhí)行引擎在執(zhí)行java代碼的時(shí)候，一般有解釋執(zhí)行（通過(guò)解釋器執(zhí)行）和編譯執(zhí)行（通過(guò)即時(shí)編譯器產(chǎn)生本地代碼執(zhí)行）兩種選擇。

棧幀

定義：

棧幀是用于支持虛擬機(jī)進(jìn)行方法調(diào)用和方法執(zhí)行的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它位于虛擬機(jī)棧里面。

作用：

每個(gè)方法從調(diào)用開(kāi)始到執(zhí)行完成的過(guò)程中，都對(duì)應(yīng)著一個(gè)棧幀在虛擬機(jī)棧里面從入棧到出棧的過(guò)程。

特點(diǎn)：

（1）棧幀包括了局部變量表，操作數(shù)棧等，到底是需要多大的局部變量表，多深的操作數(shù)棧是在編譯期確定的。因?yàn)橐粋€(gè)棧幀需要分配多少內(nèi)存，不會(huì)受到程序運(yùn)行期變量數(shù)據(jù)的影響。

（2）兩個(gè)棧幀之間的數(shù)據(jù)共享。在概念模型中，兩個(gè)棧幀是完全獨(dú)立的，但是在虛擬機(jī)的實(shí)現(xiàn)里會(huì)做一些優(yōu)化處理，令兩個(gè)棧幀出現(xiàn)一部分重疊。這樣在進(jìn)行方法調(diào)用時(shí)，就可以共用一部分?jǐn)?shù)據(jù)，無(wú)須進(jìn)行額外的參數(shù)復(fù)制傳遞。

（1）局部變量表

局部變量表是一組變量值存儲(chǔ)空間，用于存放方法參數(shù)和方法內(nèi)部定義的局部變量。

//方法參數(shù)    max(int a,int b)

int a;//全局變量 void say(){    int b=0;//局部變量  }

局部變量和類(lèi)變量（用static修飾的變量）不同

類(lèi)變量有兩次賦初始值的過(guò)程：準(zhǔn)備階段（賦予系統(tǒng)初始值）和初始化階段（賦予程序員定義的初始值）。所以即使在初始化階段沒(méi)有為類(lèi)變量賦值也沒(méi)關(guān)系，它仍然有一個(gè)確定的初始值。
但局部變量不一樣，如果定義了，但沒(méi)有賦初始值，是不能使用的。

（2）操作棧

當(dāng)一個(gè)方法剛剛開(kāi)始執(zhí)行的時(shí)候，這個(gè)方法的操作數(shù)棧是空的，在方法的執(zhí)行過(guò)程中，會(huì)有各種字節(jié)碼指令往操作數(shù)棧中寫(xiě)入和提取內(nèi)容，也就是出棧、入棧操作。

例如，計(jì)算：

int a=2+3

操作數(shù)棧中最接近棧頂?shù)膬蓚€(gè)元素是2和3，當(dāng)執(zhí)行iadd指令時(shí)，會(huì)將2和3出棧并相加，然后將相加的結(jié)果5入棧。

（3）動(dòng)態(tài)鏈接

Class文件的常量池中存有大量的符號(hào)引用，字節(jié)碼中的方法調(diào)用指令就以常量池中指向方法的符號(hào)引用作為參數(shù)。這些符號(hào)引用分為兩部分：

靜態(tài)解析：在類(lèi)加載階段或第一次使用的時(shí)候就轉(zhuǎn)化為直接引用。動(dòng)態(tài)鏈接：在每一次運(yùn)行期間轉(zhuǎn)化為直接引用。

（4）返回地址

當(dāng)一個(gè)方法開(kāi)始執(zhí)行后，只有兩種方式可以退出這個(gè)方法：正常退出、異常退出。無(wú)論采用何種退出方式，在方法退出之后，都需要返回到方法被調(diào)用的位置，程序才能繼續(xù)執(zhí)行。

當(dāng)方法正常退出時(shí)

調(diào)用者的PC計(jì)數(shù)器作為返回地址。棧幀中一般會(huì)保存這個(gè)計(jì)數(shù)器值。

當(dāng)方法異常退出時(shí)

返回地址是要通過(guò)異常處理器表來(lái)確定的。棧幀中一般不會(huì)保存這部分信息。

方法調(diào)用

方法調(diào)用是確定調(diào)用哪一個(gè)方法。

（1）解析

對(duì)“編譯器可知，運(yùn)行期不可變”的方法進(jìn)行調(diào)用稱(chēng)為解析。符合這種要求的方法主要包括

靜態(tài)方法，用static修飾的方法私有方法，用private修飾的方法

（2）分派

分派講解了虛擬機(jī)如何確定正確的目標(biāo)方法。分派分為靜態(tài)分派和動(dòng)態(tài)分派。講解靜動(dòng)態(tài)分派之前，我們先看個(gè)多態(tài)的例子。

Human man=new Man()；

在這段代碼中，Human為靜態(tài)類(lèi)型，其在編譯期是可知的。Man是實(shí)際類(lèi)型，結(jié)果在運(yùn)行期才可確定，編譯期在編譯程序的時(shí)候并不知道一個(gè)對(duì)象的實(shí)際類(lèi)型是什么。

靜態(tài)分派：

所有依賴(lài)靜態(tài)類(lèi)型來(lái)定位方法執(zhí)行版本的分派動(dòng)作稱(chēng)為靜態(tài)分派。它的典型應(yīng)用是重載。

public class StaticDispatch{      static abstract class Human{       }      static class Man extends Human{     }     static class Woman extends Human{     }     public void say(Human hum){           System.out.println("I am human");       }       public void say(Man hum){           System.out.println("I am man");       }       public void say(Woman hum){           System.out.println("I am woman");       }            public static void main(String[] args){           Human man = new Man();           Human woman = new Woman();           StaticDispatch sr = new StaticDispatch();           sr.say(man);           sr.say(woman);       }   }

運(yùn)行結(jié)果是：

I am human I am human

為什么會(huì)產(chǎn)生這個(gè)結(jié)果呢？
因?yàn)榫幾g器在重載時(shí)，是通過(guò)參數(shù)的靜態(tài)類(lèi)型而不是實(shí)際類(lèi)型作為判斷依據(jù)的。在編譯階段，javac編譯器會(huì)根據(jù)參數(shù)的靜態(tài)類(lèi)型決定使用哪個(gè)重載版本，所以?xún)蓚€(gè)對(duì)say()方法的調(diào)用實(shí)際為sr.say(Human)。

動(dòng)態(tài)分派：

在運(yùn)行期根據(jù)實(shí)際類(lèi)型確定方法執(zhí)行版本的分派過(guò)程。它的典型應(yīng)用是重寫(xiě)。

public class DynamicDispatch{      static abstract class Human{               protected abstract void say();     }      static class Man extends Human{             @Override              protected abstract void say(){              System.out.println("I am man");               }     }     static class Woman extends Human{          @Override              protected abstract void say(){              System.out.println("I am woman ");               }     }          public static void main(String[] args){           Human man = new Man();           Human woman = new Woman();           man.say();         woman.say();         man=new Woman();         man.say();     }   }

運(yùn)行結(jié)果：

I am man I am woman  I am woman

這似乎才是我們平時(shí)敲的java代碼。對(duì)于方法重寫(xiě)，在運(yùn)行時(shí)才確定調(diào)用哪個(gè)方法。由于Human的實(shí)際類(lèi)型是man，因此調(diào)用的是man的name方法。其余的同理。

動(dòng)態(tài)分派的實(shí)現(xiàn)依賴(lài)于方法區(qū)中的虛方法表，它里面存放著各個(gè)方法的實(shí)際入口地址。如果某個(gè)方法在子類(lèi)中被重寫(xiě)了，那子類(lèi)方法表中的地址將會(huì)替換為指向子類(lèi)實(shí)現(xiàn)版本的入口地址，否則，指向父類(lèi)的實(shí)現(xiàn)入口。

單分派和多分派：

方法的接收者與方法的參數(shù)統(tǒng)稱(chēng)為方法的宗量，根據(jù)分派基于多少種宗量，分為單分派和多分派。

在靜態(tài)分派中，需要調(diào)用者的實(shí)際類(lèi)型和方法參數(shù)的類(lèi)型才能確定方法版本，所以其是多分派類(lèi)型。在動(dòng)態(tài)分派中，已經(jīng)知道了參數(shù)的實(shí)際類(lèi)型，所以此時(shí)只需知道方法調(diào)用者的實(shí)際類(lèi)型就可以確定出方法版本，所以其是單分派類(lèi)型。綜上，java是一門(mén)靜態(tài)多分派，動(dòng)態(tài)單分派的語(yǔ)言。

字節(jié)碼解釋執(zhí)行引擎

虛擬機(jī)中的字節(jié)碼解釋執(zhí)行引擎是基于棧的。下面通過(guò)一段代碼來(lái)仔細(xì)看一下其解釋的執(zhí)行過(guò)程。

public int calc(){       int a = 100;       int b = 200;       int c = 300;       return (a + b) * c;   }

第一步：將100入棧。

第二步：將操作棧中的100出棧并存放到局部變量中。后面的200,300同理。

第三步：將局部變量表中的100復(fù)制到操作數(shù)棧頂。

第四步：將局部變量表中的200復(fù)制到操作數(shù)棧頂。

第五步：將100和200出棧，做整型加法，最后將結(jié)果300重新入棧。

第六步：將第三個(gè)數(shù)300從局部變量表復(fù)制到棧頂。接下來(lái)就是將兩個(gè)300出棧，進(jìn)行整型乘法，將最后的結(jié)果90000入棧。

第七步：方法結(jié)束，將操作數(shù)棧頂?shù)恼椭捣祷亟o此方法的調(diào)用者。

以上便是關(guān)于JAVA虛擬機(jī)——字節(jié)碼執(zhí)行引擎的全部介紹，