編譯地址： jamesdbloom
譯者： ImportNew.com - 挖坑的張師傅
原文地址： http://www.importnew.com/17770.html

這篇文章解釋了Java 虛擬機（JVM）的內(nèi)部架構(gòu)。下圖顯示了遵守 Java SE 7 規(guī)范的典型的 JVM 核心內(nèi)部組件只怎。

JVM_Internal_Architecture

上圖顯示的組件分兩個章節(jié)解釋晕讲。第一章討論針對每個線程創(chuàng)建的組件，第二章節(jié)討論了線程無關(guān)組件。

• 線程
• JVM 系統(tǒng)線程
• 每個線程相關(guān)的
• 程序計數(shù)器
• 棧
• 本地棧
• 棧限制
• 棧幀
• 局部變量數(shù)組
• 操作數(shù)棧
• 動態(tài)鏈接
• 線程共享
• 堆
• 內(nèi)存管理
• 非堆內(nèi)存
• 即時編譯
• 方法區(qū)
• 類文件結(jié)構(gòu)
• 類加載器
• 更快的類加載
• 方法區(qū)在哪里
• 類加載器參考
• 運行時常量池
• 異常表
• 符號表
• Interned 字符串

線程

這里所說的線程指程序執(zhí)行過程中的一個線程實體。JVM 允許一個應(yīng)用并發(fā)執(zhí)行多個線程。Hotspot JVM 中的 Java 線程與原生操作系統(tǒng)線程有直接的映射關(guān)系涝涤。當線程本地存儲、緩沖區(qū)分配岛杀、同步對象阔拳、棧、程序計數(shù)器等準備好以后类嗤，就會創(chuàng)建一個操作系統(tǒng)原生線程糊肠。Java 線程結(jié)束，原生線程隨之被回收遗锣。操作系統(tǒng)負責調(diào)度所有線程货裹，并把它們分配到任何可用的 CPU 上。當原生線程初始化完畢精偿，就會調(diào)用 Java 線程的 run() 方法弧圆。run() 返回時，被處理未捕獲異常笔咽，原生線程將確認由于它的結(jié)束是否要終止 JVM 進程（比如這個線程是最后一個非守護線程）墓阀。當線程結(jié)束時，會釋放原生線程和 Java 線程的所有資源拓轻。

JVM 系統(tǒng)線程

如果使用 jconsole 或者其它調(diào)試器，你會看到很多線程在后臺運行经伙。這些后臺線程與觸發(fā) public static void main(String[]) 函數(shù)的主線程以及主線程創(chuàng)建的其他線程一起運行扶叉。Hotspot JVM 后臺運行的系統(tǒng)線程主要有下面幾個：

線程相關(guān)組件

每個運行的線程都包含下面這些組件：

程序計數(shù)器（PC）

PC 指當前指令（或操作碼）的地址勿锅，本地指令除外。如果當前方法是 native 方法枣氧，那么PC 的值為 undefined溢十。所有的 CPU 都有一個 PC，典型狀態(tài)下达吞，每執(zhí)行一條指令 PC 都會自增张弛，因此 PC 存儲了指向下一條要被執(zhí)行的指令地址。JVM 用 PC 來跟蹤指令執(zhí)行的位置酪劫，PC 將實際上是指向方法區(qū)（Method Area）的一個內(nèi)存地址吞鸭。

棧（Stack）

每個線程擁有自己的棧，棧包含每個方法執(zhí)行的棧幀覆糟。棧是一個后進先出（LIFO）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)刻剥，因此當前執(zhí)行的方法在棧的頂部。每次方法調(diào)用時滩字，一個新的棧幀創(chuàng)建并壓棧到棧頂造虏。當方法正常返回或拋出未捕獲的異常時，棧幀就會出棧麦箍。除了棧幀的壓棧和出棧漓藕，棧不能被直接操作。所以可以在堆上分配棧幀，并且不需要連續(xù)內(nèi)存。

Native棧

并非所有的 JVM 實現(xiàn)都支持本地（native）方法鞭铆，那些提供支持的 JVM 一般都會為每個線程創(chuàng)建本地方法棧衔统。如果 JVM 用 C-linkage 模型實現(xiàn) JNI（Java Native Invocation），那么本地棧就是一個 C 的棧唬涧。在這種情況下，本地方法棧的參數(shù)順序、返回值和典型的 C 程序相同划滋。本地方法一般來說可以（依賴 JVM 的實現(xiàn)）反過來調(diào)用 JVM 中的 Java 方法。這種 native 方法調(diào)用 Java 會發(fā)生在棧（一般是 Java 棧）上埃篓；線程將離開本地方法棧处坪，并在 Java 棧上開辟一個新的棧幀。

棧的限制

椉茏ǎ可以是動態(tài)分配也可以固定大小同窘。如果線程請求一個超過允許范圍的空間，就會拋出一個StackOverflowError部脚。如果線程需要一個新的棧幀想邦，但是沒有足夠的內(nèi)存可以分配，就會拋出一個 OutOfMemoryError委刘。

棧幀（Frame）

每次方法調(diào)用都會新建一個新的棧幀并把它壓棧到棧頂丧没。當方法正常返回或者調(diào)用過程中拋出未捕獲的異常時鹰椒，棧幀將出棧。更多關(guān)于異常處理的細節(jié)呕童，可以參考下面的異常信息表章節(jié)漆际。

每個棧幀包含：

• 局部變量數(shù)組
• 返回值
• 操作數(shù)棧
• 類當前方法的運行時常量池引用

局部變量數(shù)組

局部變量數(shù)組包含了方法執(zhí)行過程中的所有變量，包括 this 引用夺饲、所有方法參數(shù)奸汇、其他局部變量。對于類方法（也就是靜態(tài)方法）往声，方法參數(shù)從下標 0 開始擂找，對于對象方法，位置0保留為 this烁挟。

有下面這些局部變量：

• boolean
• byte
• char
• long
• short
• int
• float
• double
• reference
• returnAddress

除了 long 和 double 類型以外婴洼，所有的變量類型都占用局部變量數(shù)組的一個位置。long 和 double 需要占用局部變量數(shù)組兩個連續(xù)的位置撼嗓，因為它們是 64 位雙精度柬采，其它類型都是 32 位單精度。

操作數(shù)棧

操作數(shù)棧在執(zhí)行字節(jié)碼指令過程中被用到且警，這種方式類似于原生 CPU 寄存器粉捻。大部分 JVM 字節(jié)碼把時間花費在操作數(shù)棧的操作上：入棧、出棧斑芜、復(fù)制肩刃、交換、產(chǎn)生消費變量的操作杏头。因此盈包，局部變量數(shù)組和操作數(shù)棧之間的交換變量指令操作通過字節(jié)碼頻繁執(zhí)行。比如醇王，一個簡單的變量初始化語句將產(chǎn)生兩條跟操作數(shù)棧交互的字節(jié)碼呢燥。

int i;

被編譯成下面的字節(jié)碼：

0:    iconst_0    // Push 0 to top of the operand stack
1:    istore_1    // Pop value from top of operand stack and store as local variable 1

更多關(guān)于局部變量數(shù)組、操作數(shù)棧和運行時常量池之間交互的詳細信息寓娩，可以在類文件結(jié)構(gòu)部分找到叛氨。

動態(tài)鏈接

每個棧幀都有一個運行時常量池的引用。這個引用指向棧幀當前運行方法所在類的常量池棘伴。通過這個引用支持動態(tài)鏈接（dynamic linking）寞埠。

C/C++ 代碼一般被編譯成對象文件，然后多個對象文件被鏈接到一起產(chǎn)生可執(zhí)行文件或者 dll焊夸。在鏈接階段仁连，每個對象文件的符號引用被替換成了最終執(zhí)行文件的相對偏移內(nèi)存地址。在 Java中阱穗，鏈接階段是運行時動態(tài)完成的怖糊。

當 Java 類文件編譯時帅容，所有變量和方法的引用都被當做符號引用存儲在這個類的常量池中。符號引用是一個邏輯引用伍伤，實際上并不指向物理內(nèi)存地址。JVM 可以選擇符號引用解析的時機遣钳，一種是當類文件加載并校驗通過后扰魂，這種解析方式被稱為饑餓方式。另外一種是符號引用在第一次使用的時候被解析蕴茴，這種解析方式稱為惰性方式劝评。無論如何 ，JVM 必須要在第一次使用符號引用時完成解析并拋出可能發(fā)生的解析錯誤倦淀。綁定是將對象域蒋畜、方法、類的符號引用替換為直接引用的過程撞叽。綁定只會發(fā)生一次姻成。一旦綁定，符號引用會被完全替換愿棋。如果一個類的符號引用還沒有被解析科展，那么就會載入這個類。每個直接引用都被存儲為相對于存儲結(jié)構(gòu)（與運行時變量或方法的位置相關(guān)聯(lián)的）偏移量糠雨。

線程間共享

堆

堆被用來在運行時分配類實例才睹、數(shù)組。不能在棧上存儲數(shù)組和對象甘邀。因為棧幀被設(shè)計為創(chuàng)建以后無法調(diào)整大小琅攘。棧幀只存儲指向堆中對象或數(shù)組的引用。與局部變量數(shù)組（每個棧幀中的）中的原始類型和引用類型不同松邪，對象總是存儲在堆上以便在方法結(jié)束時不會被移除坞琴。對象只能由垃圾回收器移除。

為了支持垃圾回收機制测摔，堆被分為了下面三個區(qū)域：

• 新生代
• 經(jīng)常被分為 Eden 和 Survivor
• 老年代
• 永久代

內(nèi)存管理

對象和數(shù)組永遠不會顯式回收置济，而是由垃圾回收器自動回收。通常锋八，過程是這樣的：

1. 新的對象和數(shù)組被創(chuàng)建并放入老年代浙于。
2. Minor垃圾回收將發(fā)生在新生代。依舊存活的對象將從 eden 區(qū)移到 survivor 區(qū)挟纱。
3. Major垃圾回收一般會導(dǎo)致應(yīng)用進程暫停羞酗，它將在三個區(qū)內(nèi)移動對象。仍然存活的對象將被從新生代移動到老年代紊服。
4. 每次進行老年代回收時也會進行永久代回收檀轨。它們之中任何一個變滿時胸竞，都會進行回收。

非堆內(nèi)存

非堆內(nèi)存指的是那些邏輯上屬于 JVM 一部分對象参萄，但實際上不在堆上創(chuàng)建卫枝。
非堆內(nèi)存包括：

• 永久代，包括：
• 方法區(qū)
• 駐留字符串（interned strings）

代碼緩存（Code Cache）：用于編譯和存儲那些被 JIT 編譯器編譯成原生代碼的方法讹挎。

即時編譯（JIT）

Java 字節(jié)碼是解釋執(zhí)行的校赤，但是沒有直接在 JVM 宿主執(zhí)行原生代碼快。為了提高性能筒溃，Oracle Hotspot 虛擬機會找到執(zhí)行最頻繁的字節(jié)碼片段并把它們編譯成原生機器碼马篮。編譯出的原生機器碼被存儲在非堆內(nèi)存的代碼緩存中。通過這種方法怜奖，Hotspot 虛擬機將權(quán)衡下面兩種時間消耗：將字節(jié)碼編譯成本地代碼需要的額外時間和解釋執(zhí)行字節(jié)碼消耗更多的時間浑测。

方法區(qū)

方法區(qū)存儲了每個類的信息，比如：

• Classloader 引用
• 運行時常量池
• 數(shù)值型常量
• 字段引用
• 方法引用
• 屬性
• 字段數(shù)據(jù)
• 針對每個字段的信息
  • 字段名
  • 類型
  • 修飾符
  • 屬性（Attribute）
• 方法數(shù)據(jù)
• 每個方法
  • 方法名
  • 返回值類型
  • 參數(shù)類型（按順序）
  • 修飾符
  • 屬性
• 方法代碼
• 每個方法
  • 字節(jié)碼
  • 操作數(shù)棧大小
  • 局部變量大小
  • 局部變量表
  • 異常表
  • 每個異常處理器
  • 開始點
  • 結(jié)束點
  • 異常處理代碼的程序計數(shù)器（PC）偏移量
  • 被捕獲的異常類對應(yīng)的常量池下標

所有線程共享同一個方法區(qū)歪玲，因此訪問方法區(qū)數(shù)據(jù)的和動態(tài)鏈接的進程必須線程安全迁央。如果兩個線程試圖訪問一個還未加載的類的字段或方法，必須只加載一次读慎，而且兩個線程必須等它加載完畢才能繼續(xù)執(zhí)行漱贱。

類文件結(jié)構(gòu)

一個編譯后的類文件包含下面的結(jié)構(gòu)：

ClassFile {
    u4            magic;
    u2            minor_version;
    u2            major_version;
    u2            constant_pool_count;
    cp_info        contant_pool[constant_pool_count – 1];
    u2            access_flags;
    u2            this_class;
    u2            super_class;
    u2            interfaces_count;
    u2            interfaces[interfaces_count];
    u2            fields_count;
    field_info        fields[fields_count];
    u2            methods_count;
    method_info        methods[methods_count];
    u2            attributes_count;
    attribute_info    attributes[attributes_count];
}

可以用 javap 查看編譯后的 java class 文件字節(jié)碼。

如果你編譯下面這個簡單的類：

package org.jvminternals;
public class SimpleClass {
    public void sayHello() {
        System.out.println("Hello");
    }
}

運行下面的命令夭委，就可以得到下面的結(jié)果輸出： javap -v -p -s -sysinfo -constants classes/org/jvminternals/SimpleClass.class幅狮。

public class org.jvminternals.SimpleClass
  SourceFile: "SimpleClass.java"
  minor version: 0
  major version: 51
  flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:
   #1 = Methodref          #6.#17         //  java/lang/Object."<init>":()V
   #2 = Fieldref           #18.#19        //  java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
   #3 = String             #20            //  "Hello"
   #4 = Methodref          #21.#22        //  java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
   #5 = Class              #23            //  org/jvminternals/SimpleClass
   #6 = Class              #24            //  java/lang/Object
   #7 = Utf8               <init>
   #8 = Utf8               ()V
   #9 = Utf8               Code
  #10 = Utf8               LineNumberTable
  #11 = Utf8               LocalVariableTable
  #12 = Utf8               this
  #13 = Utf8               Lorg/jvminternals/SimpleClass;
  #14 = Utf8               sayHello
  #15 = Utf8               SourceFile
  #16 = Utf8               SimpleClass.java
  #17 = NameAndType        #7:#8          //  "<init>":()V
  #18 = Class              #25            //  java/lang/System
  #19 = NameAndType        #26:#27        //  out:Ljava/io/PrintStream;
  #20 = Utf8               Hello
  #21 = Class              #28            //  java/io/PrintStream
  #22 = NameAndType        #29:#30        //  println:(Ljava/lang/String;)V
  #23 = Utf8               org/jvminternals/SimpleClass
  #24 = Utf8               java/lang/Object
  #25 = Utf8               java/lang/System
  #26 = Utf8               out
  #27 = Utf8               Ljava/io/PrintStream;
  #28 = Utf8               java/io/PrintStream
  #29 = Utf8               println
  #30 = Utf8               (Ljava/lang/String;)V
{
  public org.jvminternals.SimpleClass();
    Signature: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
        0: aload_0
        1: invokespecial #1    // Method java/lang/Object."<init>":()V
        4: return
      LineNumberTable:
        line 3: 0
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
          0      5      0    this   Lorg/jvminternals/SimpleClass;
 
  public void sayHello();
    Signature: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=2, locals=1, args_size=1
        0: getstatic      #2    // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
        3: ldc            #3    // String "Hello"
        5: invokevirtual  #4    // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
        8: return
      LineNumberTable:
        line 6: 0
        line 7: 8
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
          0      9      0    this   Lorg/jvminternals/SimpleClass;
}

這個 class 文件展示了三個主要部分：常量池、構(gòu)造器方法和 sayHello 方法株灸。

• 常量池：提供了通常由符號表提供的相同信息崇摄，詳細描述見下文。
• 方法：每一個方法包含四個區(qū)域慌烧，
• 簽名和訪問標簽
• 字節(jié)碼
• LineNumberTable：為調(diào)試器提供源碼中的每一行對應(yīng)的字節(jié)碼信息逐抑。上面的例子中，Java 源碼里的第 6 行與 sayHello 函數(shù)字節(jié)碼序號 0 相關(guān)屹蚊，第 7 行與字節(jié)碼序號 8 相關(guān)厕氨。
• LocalVariableTable：列出了所有棧幀中的局部變量。上面兩個例子中汹粤，唯一的局部變量就是 this命斧。

這個 class 文件用到下面這些字節(jié)碼操作符：

跟任何典型的字節(jié)碼一樣，操作數(shù)與局部變量嘱兼、操作數(shù)棧国葬、運行時常量池的主要交互如下所示。

構(gòu)造器函數(shù)包含兩個指令。首先汇四，this 變量被壓棧到操作數(shù)棧接奈，然后父類的構(gòu)造器函數(shù)被調(diào)用，而這個構(gòu)造器會消費 this通孽，之后 this 被彈出操作數(shù)棧序宦。

bytecode_explanation_SimpleClass

sayHello() 方法更加復(fù)雜，正如之前解釋的那樣利虫，因為它需要用運行時常量池中的指向符號引用的真實引用挨厚。第一個操作碼 getstatic 從System類中將out靜態(tài)變量壓到操作數(shù)棧。下一個操作碼ldc 把字符串 “Hello” 壓棧到操作數(shù)棧糠惫。最后 invokevirtual 操作符會調(diào)用 System.out 變量的 println 方法，從操作數(shù)棧作彈出”Hello”變量作為 println 的一個參數(shù)钉疫，并在當前線程開辟一個新棧幀硼讽。

bytecode_explanation_sayHello_smaller

類加載器

JVM 啟動時會用 bootstrap 類加載器加載一個初始化類，然后這個類會在public static void main(String[])調(diào)用之前完成鏈接和初始化牲阁。執(zhí)行這個方法會執(zhí)行加載固阁、鏈接、初始化需要的額外類和接口城菊。

加載（Loading）是這樣一個過程备燃，找到代表這個類的 class 文件或根據(jù)特定的名字找到接口類型，然后讀取到一個字節(jié)數(shù)組中凌唬。接著并齐，這些字節(jié)會被解析檢驗它們是否代表一個 Class 對象并包含正確的 major、minor 版本信息客税。直接父類的類和接口也會被加載進來况褪。這些操作一旦完成，類或者接口對象就從二進制表示中創(chuàng)建出來了更耻。

鏈接（Linking）是校驗類或接口并準備類型和父類父接口的過程测垛。鏈接過程包含三步：校驗（verifying）、準備（preparing）秧均、部分解析（optionally resolving）食侮。

校驗會確認類或者接口表示是否結(jié)構(gòu)正確，以及是否遵循 Java 語言和 JVM 的語義要求目胡，比如會進行下面的檢查：

1. 格式一致且格式化正確的符號表
2. final 方法和類沒有被重載
3. 方法遵循訪問控制關(guān)鍵詞
4. 方法參數(shù)的數(shù)量锯七、類型正確
5. 字節(jié)碼沒有不當?shù)牟僮鳁?shù)據(jù)
6. 變量在讀取之前被初始化過
7. 變量值的類型正確

在驗證階段做這些檢查意味著不需要在運行階段做這些檢查。鏈接階段的檢查減慢了類加載的速度讶隐，但是它避免了執(zhí)行這些字節(jié)碼時的多次檢查起胰。

準備過程包括為靜態(tài)存儲和 JVM 使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（比如方法表）分配內(nèi)存空間。靜態(tài)變量創(chuàng)建并初始化為默認值，但是初始化代碼不在這個階段執(zhí)行效五，因為這是初始化過程的一部分地消。

解析是可選的階段。它包括通過加載引用的類和接口來檢查這些符號引用是否正確畏妖。如果不是發(fā)生在這個階段脉执，符號引用的解析要等到字節(jié)碼指令使用這個引用的時候才會進行。

類或者接口初始化由類或接口初始化方法<clinit>的執(zhí)行組成戒劫。

Class_Loading_Linking_Initializing

JVM 中有多個類加載器半夷，分飾不同的角色。每個類加載器由它的父加載器加載迅细。bootstrap 加載器除外巫橄，它是所有最頂層的類加載器。

• Bootstrap 加載器一般由本地代碼實現(xiàn)茵典，因為它在 JVM 加載以后的早期階段就被初始化了湘换。bootstrap 加載器負責載入基礎(chǔ)的 Java API，比如包含 rt.jar统阿。它只加載擁有較高信任級別的啟動路徑下找到的類彩倚，因此跳過了很多普通類需要做的校驗工作。
• Extension 加載器加載了標準 Java 擴展 API 中的類扶平，比如 security 的擴展函數(shù)帆离。
• System 加載器是應(yīng)用的默認類加載器，比如從 classpath 中加載應(yīng)用類结澄。
• 用戶自定義類加載器也可以用來加載應(yīng)用類哥谷。使用自定義的類加載器有很多特殊的原因：運行時重新加載類或者把加載的類分隔為不同的組，典型的用法比如 web 服務(wù)器 Tomcat概而。

class_loader_hierarchy

加速類加載

共享類數(shù)據(jù)（CDS）是Hotspot JVM 5.0 的時候引入的新特性呼巷。在 JVM 安裝過程中，安裝進程會加載一系列核心 JVM 類（比如 rt.jar）到一個共享的內(nèi)存映射區(qū)域赎瑰。CDS 減少了加載這些類需要的時間王悍，提高了 JVM 啟動的速度，允許這些類被不同的 JVM 實例共享餐曼，同時也減少了內(nèi)存消耗压储。

方法區(qū)在哪里

The Java Virtual Machine Specification Java SE 7 Edition 中寫得很清楚：“盡管方法區(qū)邏輯上屬于堆的一部分，簡單的實現(xiàn)可以選擇不對它進行回收和壓縮源譬〖铮”。Oracle JVM 的 jconsle 顯示方法區(qū)和 code cache 區(qū)被當做為非堆內(nèi)存踩娘，而 OpenJDK 則顯示 CodeCache 被當做 VM 中對象堆（ObjectHeap）的一個獨立的域刮刑。

Classloader 引用

所有的類加載之后都包含一個加載自身的加載器的引用，反過來每個類加載器都包含它們加載的所有類的引用。

運行時常量池

JVM 維護了一個按類型區(qū)分的常量池雷绢，一個類似于符號表的運行時數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)泛烙。盡管它包含更多數(shù)據(jù)。Java 字節(jié)碼需要數(shù)據(jù)翘紊。這個數(shù)據(jù)經(jīng)常因為太大不能直接存儲在字節(jié)碼中蔽氨，取而代之的是存儲在常量池中，字節(jié)碼包含這個常量池的引用帆疟。運行時常量池被用來上面介紹過的動態(tài)鏈接鹉究。

常量池中可以存儲多種類型的數(shù)據(jù)：

• 數(shù)字型
• 字符串型
• 類引用型
• 域引用型
• 方法引用

示例代碼如下：

Object foo = new Object();

寫成字節(jié)碼將是下面這樣：

0:    new #2             // Class java/lang/Object
1:    dup
2:    invokespecial #3    // Method java/ lang/Object "<init>"( ) V

new 操作碼的后面緊跟著操作數(shù) #2 。這個操作數(shù)是常量池的一個索引踪宠，表示它指向常量池的第二個實體自赔。第二個實體是一個類的引用，這個實體反過來引用了另一個在常量池中包含 UTF8 編碼的字符串類名的實體（// Class java/lang/Object）柳琢。然后匿级，這個符號引用被用來尋找 java.lang.Object 類。new 操作碼創(chuàng)建一個類實例并初始化變量染厅。新類實例的引用則被添加到操作數(shù)棧。dup 操作碼創(chuàng)建一個操作數(shù)棧頂元素引用的額外拷貝津函。最后用 invokespecial 來調(diào)用第 2 行的實例初始化方法肖粮。操作碼也包含一個指向常量池的引用。初始化方法把操作數(shù)棧出棧的頂部引用當做此方法的一個參數(shù)尔苦。最后這個新對象只有一個引用涩馆，這個對象已經(jīng)完成了創(chuàng)建及初始化。

如果你編譯下面的類：

package org.jvminternals;
public class SimpleClass {
 
    public void sayHello() {
        System.out.println("Hello");
    }
 
}

生成的類文件常量池將是這個樣子：

Constant pool:
   #1 = Methodref          #6.#17         //  java/lang/Object."<init>":()V
   #2 = Fieldref           #18.#19        //  java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
   #3 = String             #20            //  "Hello"
   #4 = Methodref          #21.#22        //  java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
   #5 = Class              #23            //  org/jvminternals/SimpleClass
   #6 = Class              #24            //  java/lang/Object
   #7 = Utf8               <init>
   #8 = Utf8               ()V
   #9 = Utf8               Code
  #10 = Utf8               LineNumberTable
  #11 = Utf8               LocalVariableTable
  #12 = Utf8               this
  #13 = Utf8               Lorg/jvminternals/SimpleClass;
  #14 = Utf8               sayHello
  #15 = Utf8               SourceFile
  #16 = Utf8               SimpleClass.java
  #17 = NameAndType        #7:#8          //  "<init>":()V
  #18 = Class              #25            //  java/lang/System
  #19 = NameAndType        #26:#27        //  out:Ljava/io/PrintStream;
  #20 = Utf8               Hello
  #21 = Class              #28            //  java/io/PrintStream
  #22 = NameAndType        #29:#30        //  println:(Ljava/lang/String;)V
  #23 = Utf8               org/jvminternals/SimpleClass
  #24 = Utf8               java/lang/Object
  #25 = Utf8               java/lang/System
  #26 = Utf8               out
  #27 = Utf8               Ljava/io/PrintStream;
  #28 = Utf8               java/io/PrintStream
  #29 = Utf8               println
  #30 = Utf8               (Ljava/lang/String;)V

這個常量池包含了下面的類型：

異常表

異常表像這樣存儲每個異常處理信息：

• 起始點（Start point）
• 結(jié)束點（End point）
• 異常處理代碼的 PC 偏移量
• 被捕獲異常的常量池索引

如果一個方法有定義 try-catch 或者 try-finally 異常處理器允坚，那么就會創(chuàng)建一個異常表魂那。它為每個異常處理器和 finally 代碼塊存儲必要的信息，包括處理器覆蓋的代碼塊區(qū)域和處理異常的類型稠项。

當方法拋出異常時涯雅，JVM 會尋找匹配的異常處理器。如果沒有找到展运，那么方法會立即結(jié)束并彈出當前棧幀活逆，這個異常會被重新拋到調(diào)用這個方法的方法中（在新的棧幀中）。如果所有的棧幀都被彈出還沒有找到匹配的異常處理器拗胜，那么這個線程就會終止蔗候。如果這個異常在最后一個非守護進程拋出（比如這個線程是主線程），那么也有會導(dǎo)致 JVM 進程終止埂软。

Finally 異常處理器匹配所有的異常類型锈遥，且不管什么異常拋出 finally 代碼塊都會執(zhí)行。在這種情況下，當沒有異常拋出時所灸，finally 代碼塊還是會在方法最后執(zhí)行丽惶。這種靠在代碼 return 之前跳轉(zhuǎn)到 finally 代碼塊來實現(xiàn)。

符號表

除了按類型來分的運行時常量池庆寺，Hotspot JVM 在永久代還包含一個符號表蚊夫。這個符號表是一個哈希表，保存了符號指針到符號的映射關(guān)系（也就是 Hashtable<Symbol*, Symbol>）懦尝，它擁有指向所有符號（包括在每個類運行時常量池中的符號）的指針知纷。

引用計數(shù)被用來控制一個符號從符號表從移除的過程。比如當一個類被卸載時陵霉，它擁有的在常量池中所有符號的引用計數(shù)將減少琅轧。當符號表中的符號引用計數(shù)為 0 時，符號表會認為這個符號不再被引用踊挠，將從符號表中卸載乍桂。符號表和后面介紹的字符串表都被保存在一個規(guī)范化的結(jié)構(gòu)中，以便提高效率并保證每個實例只出現(xiàn)一次效床。

字符串表

Java 語言規(guī)范要求相同的（即包含相同序列的 Unicode 指針序列）字符串字面量必須指向相同的 String 實例睹酌。除此之外，在一個字符串實例上調(diào)用 String.intern() 方法的返回引用必須與字符串是字面量時的一樣剩檀。因此憋沿，下面的代碼返回 true：

("j" + "v" + "m").intern() == "jvm"

Hotspot JVM 中 interned 字符串保存在字符串表中。字符串表是一個哈希表沪猴，保存著對象指針到符號的映射關(guān)系（也就是Hashtable<oop, Symbol>）辐啄，它被保存到永久代中。符號表和字符串表的實體都以規(guī)范的格式保存运嗜，保證每個實體都只出現(xiàn)一次壶辜。

當類加載時，字符串字面量被編譯器自動 intern 并加入到符號表担租。除此之外砸民，String 類的實例可以調(diào)用 String.intern() 顯式地 intern。當調(diào)用 String.intern() 方法時翩活，如果符號表已經(jīng)包含了這個字符串阱洪，那么就會返回符號表里的這個引用，如果不是菠镇，那么這個字符串就被加入到字符串表中同時返回這個引用冗荸。