哪五大元素组成JVM结构

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这里和大家重点描述一下JVM结构的组成和用法，JVM结构由五个部分组成，他们分别是一组指令集、一组寄存器、一个栈、一个无用单元收集堆(Garbage-collected-heap)、一个方法区域。

JVM结构组成

虚拟机JVM结构由寄存器、栈、废区收集堆、存储区和指令集五部分组成。下面我们将逐一作出介绍。

1.寄存器（Registers）

同其他微处理器的寄存器一样，JVM机构的寄存器用来存放当前系统状态。然而，基于移植性要求，JVM拥有的寄存器数目不能过多。否则，对于任何本身的寄存器个数小于JVM的移植目标机，要用常规存储来模拟高速寄存器，是比较困难的。同时JVM是基于栈（Stack）的，这也使得它拥有的寄存器较少。

JVM的寄存器包括下面四个：

（1）PC程序计数寄存器

（2）optop操作数栈栈顶地址寄存器。

（3）frame当前执行环境地址寄存器。

（4）vars局部变量首地址寄存器。

这些寄存器长度均为32位。其中PC用来记录程序执行步骤，其余optop,frame,vars都存放JVM栈中对应地址，用来快速获取当前执行所需的信息。

2.栈（Stack）

JVM机构是以栈为基本存储机制的处理机。栈的特点是先进后出（FILO）。对每个类的每个方法，JVM都定义一定的栈空间，包含下面三种信息：

(1)LocalVariables局部变量

这是一个记录各方法局部变量的数组，其初始地址存放在vars寄存器中。每一个数组元素的长度均为32位。若变量长度超过32位，如双精度浮点变量或长整型变量，则占据两个元素的空间64位。

(2)ExecutionEnviroment执行环境

包含代表当前方法的栈的当前状态。存储的信息有：

◆激活的前一个方法。

  ◆指向局部变量区的指针。

◆指向操作数栈顶和栈底的指针。

执行环境是执行方法的控制中心，为解释执行和重新编译提供必要的信息。例如，解释器执行JVM的指令iadd，将两整型数相加，执行分为若干步。首先，解释器从寄存器frame中获得当前执行环境。然后，在当前执行环境中指向操作数栈顶的指针，取出要相加的两数。***还要将所加得的结果回送入栈。

(3)OperandStack操作栈

这是一个以32位为单位长度，用来存储JVM指令的参数的区域。

3.废区收集堆（Garbage-CollectedHeap）

所有的类被实例化时，所获得的存储空间都是从收集堆中分配的。此外，这个堆还要负责无用空间的回收使用。出于移植性和安全性考虑，Java不赋予程序设计员管理内存空间的权力。因而，在编译用new命令申请新对象存储空间后，由解释器负责跟踪记录这一块内存的使用情况。当使用结束时，回收空间送回堆中。在Sun公司的Java和HotJava环境中，这样的“废区收集”都是作为后台线程运行的，保证了系统运行的高效性。

4.存储区（MemoryArea)

JVM机构有两个重要的存储区域，即方法区(methodarea)和常数池区(constantpoolarea)。

方法区存放的是类中定义的各方法的二进制字节码。常数池区存放的则是方法名、类名、域名以及字符串常数。

5.指令集（InstructionSet）

指令集是JVM执行的操作码的集合。Java编译器就是将Java源程序转换成JVM的程序：一组JVM指令。

JVM指令都由一个操作码(opcode)带上零个、一个或两个操作数（operand）组成。操作数长度不尽相同，以8位为基本长度，超过8位时按BigEndian的顺序截断组合，即高位存放在低地址字节中，而低位存放在高地址字节中。操作码长度均为8位。这限制了指令种类最多只能为256(28)种。目前已经被定义使用的操作码有160种，它们包括栈操作、数组操作、算术运算、逻辑运算、数据类型转换、控制流程操作、断点和异常处理等丰富而详尽的内容，这里不再一一赘述。

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