哪五大元素組成JVM結構

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這里和大家重點描述一下JVM結構的組成和用法，JVM結構由五個部分組成，他們分別是一組指令集、一組寄存器、一個棧、一個無用單元收集堆(Garbage-collected-heap)、一個方法區域。

JVM結構組成

虛擬機JVM結構由寄存器、棧、廢區收集堆、存儲區和指令集五部分組成。下面我們將逐一作出介紹。

1.寄存器（Registers）

同其他微處理器的寄存器一樣，JVM機構的寄存器用來存放當前系統狀態。然而，基于移植性要求，JVM擁有的寄存器數目不能過多。否則，對于任何本身的寄存器個數小于JVM的移植目標機，要用常規存儲來模擬高速寄存器，是比較困難的。同時JVM是基于棧（Stack）的，這也使得它擁有的寄存器較少。

JVM的寄存器包括下面四個：

（1）PC程序計數寄存器

（2）optop操作數棧棧頂地址寄存器。

（3）frame當前執行環境地址寄存器。

（4）vars局部變量首地址寄存器。

這些寄存器長度均為32位。其中PC用來記錄程序執行步驟，其余optop,frame,vars都存放JVM棧中對應地址，用來快速獲取當前執行所需的信息。

2.棧（Stack）

JVM機構是以棧為基本存儲機制的處理機。棧的特點是先進后出（FILO）。對每個類的每個方法，JVM都定義一定的棧空間，包含下面三種信息：

(1)LocalVariables局部變量

這是一個記錄各方法局部變量的數組，其初始地址存放在vars寄存器中。每一個數組元素的長度均為32位。若變量長度超過32位，如雙精度浮點變量或長整型變量，則占據兩個元素的空間64位。

(2)ExecutionEnviroment執行環境

包含代表當前方法的棧的當前狀態。存儲的信息有：

◆激活的前一個方法。

　  ◆指向局部變量區的指針。

◆指向操作數棧頂和棧底的指針。

執行環境是執行方法的控制中心，為解釋執行和重新編譯提供必要的信息。例如，解釋器執行JVM的指令iadd，將兩整型數相加，執行分為若干步。首先，解釋器從寄存器frame中獲得當前執行環境。然后，在當前執行環境中指向操作數棧頂的指針，取出要相加的兩數。***還要將所加得的結果回送入棧。

(3)OperandStack操作棧

這是一個以32位為單位長度，用來存儲JVM指令的參數的區域。

3.廢區收集堆（Garbage-CollectedHeap）

所有的類被實例化時，所獲得的存儲空間都是從收集堆中分配的。此外，這個堆還要負責無用空間的回收使用。出于移植性和安全性考慮，Java不賦予程序設計員管理內存空間的權力。因而，在編譯用new命令申請新對象存儲空間后，由解釋器負責跟蹤記錄這一塊內存的使用情況。當使用結束時，回收空間送回堆中。在Sun公司的Java和HotJava環境中，這樣的“廢區收集”都是作為后臺線程運行的，保證了系統運行的高效性。

4.存儲區（MemoryArea)

JVM機構有兩個重要的存儲區域，即方法區(methodarea)和常數池區(constantpoolarea)。

方法區存放的是類中定義的各方法的二進制字節碼。常數池區存放的則是方法名、類名、域名以及字符串常數。

5.指令集（InstructionSet）

指令集是JVM執行的操作碼的集合。Java編譯器就是將Java源程序轉換成JVM的程序：一組JVM指令。

JVM指令都由一個操作碼(opcode)帶上零個、一個或兩個操作數（operand）組成。操作數長度不盡相同，以8位為基本長度，超過8位時按BigEndian的順序截斷組合，即高位存放在低地址字節中，而低位存放在高地址字節中。操作碼長度均為8位。這限制了指令種類最多只能為256(28)種。目前已經被定義使用的操作碼有160種，它們包括棧操作、數組操作、算術運算、邏輯運算、數據類型轉換、控制流程操作、斷點和異常處理等豐富而詳盡的內容，這里不再一一贅述。

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