1 Java Run Theory Analysis（Java運作原理分析）
- 1.1 Class檔案結構
- 1.2JVM運作時資料區簡介
- 1.3 Class檔案内容解析，并JVM運作解析class檔案過程
1.1 Class檔案結構
學過Java的都知道，Java檔案先經過編譯器編譯成.class檔案，那麼.class檔案是怎麼樣的結構呢？
public class Helloworld {
public static void main(String args[]){
System.out.println("hello world!!!");
}
}
這個Helloworld程式編譯成.class檔案之後，使用EditPlus以16進制打開，能看到檔案的開頭是以“CA FE BA BE”開頭的。這裡面還包括了版本、通路标志（public/private等）、常量池、目前類、父類、接口、字段、方法、屬性。
1.2JVM運作時資料區簡介
從這個圖可以看出編譯成.class檔案之後，由JVM來加載class檔案，并将class檔案的内容在JVM資料區中進行處理。
線程獨占：每個線程都會有它的獨立地空間，随線程生命周期而建立和銷毀
線程共享：所有線程能通路這塊記憶體資料，随虛拟機或GC（垃圾回收）而建立和銷毀
下面對JVM運作時資料區進行解釋：
1、方法區：JVM用來存儲加載的類資訊、常量、靜态變量、編譯後的代碼等資料，虛拟機規範中這是一個邏輯區域，不同的虛拟機其實作也是不同的，并且它是各個線程共享的記憶體區域。
如：oracle的HotSpot在JDK7中方法區放在永久代，JDK8則放在中繼資料空間，并且通過GC機制對這個區域進行管理。
2、堆記憶體：由老年代、新生代（細緻點可分為Eden、From Survivor、To Survivor），JVM啟動時建立，存放對象的執行個體。垃圾回收器主要就是管理堆記憶體。如果滿了，就會出現OutOfMemoryError。
3、虛拟機棧：每個線程都在這個空間有自己的私人空間，線程棧由多個棧幀（Stack Frame）組成。一個線程會執行一個或多個方法，一個方法對應一個棧幀。
棧幀的内容包括：局部變量表、操作數棧、動态連結、方法傳回位址、附加資訊等。棧記憶體預設最大是1M，超出則抛出StackOverflowError。
4、本地方法棧：與虛拟機棧類似，虛拟機棧是為虛拟機執行Java方法而準備的，本地方法棧是為虛拟機使用Native本地方法而準備的。虛拟機規範沒有規定具體的實作，由不同的虛拟機廠商去實作。HotSpot虛拟機中虛拟機棧和本地方法棧的實作是一樣的，超出大小之後會抛出StackOverflowError。
5、程式計數器：記錄目前線程執行位元組碼的位置，存儲是位元組碼指令位址，如果執行Native方法，則計數器值為空。每個線程都會在這個空間占據一定的私人空間，占用記憶體空間很小。CPU同一時間，隻會執行一條線程中的指令，JVM多線程會輪流切換并配置設定CPU執行時間的方式。為了線程切換後，需要通過程式計數器，來恢複正确的執行位置（說白了程式計數器就是記錄線程的執行位置的）。
1.3 Class檔案内容解析，并JVM運作解析class檔案過程
從一個最簡單的代碼開始：
public class Demo {
public static void main(String args[]){
int x = 100;
int y = 200;
int z = 200/100;
System.out.println(x + y);
}
}
使用javap –v Demo.class > Demo.txt就能夠将解析出來的内容重定向到Demo.txt中。
部分内容如下：
minor version:0 —次版本号
major version:49 —主版本号（49-JDK5->52-JDK8）
Constant pool：常量池
Demo的源碼中沒有定義構造函數，但是編譯完之後會有預設的無參構造函數。
具體指令，可以查指令碼表：
接下來，分析一下通過查指令表的指令，來分析以上執行過程
首先，本地變量表中第0個參數是main方法中的args，bipush 100意思是先往棧中放入100，然後istore_1将100儲存在本地變量1，然後将200儲存在本地變量2，然後将常量值2入棧，存在本地變量3的位置，getstatic #2，擷取常量池（demo.txt中的Java版本号下面）中的#2常量（對應的也就是System.out.PrintStream），然後将變量表中的位置1的值壓入棧，位置2也壓入棧，執行加法操作（注意，這裡執行加法操作之後，棧中就剩下最後的結果300了，），invokevirtual（查詢指令表，“運作時方法綁定調用方法”），調用靜态方法，JVM會根據這個方法描述，建立新的棧幀，方法的參數從操作數棧中彈出，壓入虛拟機棧，然後虛拟機會開始執行虛拟機棧最上面的棧幀。執行完畢後，在執行main方法對應的棧幀。
最後輸出完之後，return，main方法也執行結束。