推荐书籍:

java虚拟机规范 这本书告诉我们: JVM是一种规范

深入理解java虚拟机 

先有个整体的概念：java程序运行的本质就是方法套方法，我们需要知道的就是我们编写的java文件编译后的字节码被JVM如何保存（即如何把一个类的各种信息存下来），在方法执行的时候如何能找到之前存的信息，还有在执行过程中发生了什么（内存中如何变化）

字节码如何被JVM保存？

被保存在方法区，主要是分成：访问权限和类的属性（access_flags）、类索引父类索引和接口索引集合、常量池、字段表、方法表、和字段和方法结构中的属性表（方法的内容字节码就是存在属性表的code[]属性中）。 可以理解成Class的结构就是一张表，在执行的时候提供需要的信息

在方法执行的时候如何找到这些信息？

在编译的时候所有在本Class文件中用到的字段和调用的方法（只要有方法调用就行例如上面的setAge中的getName方法），符号引用都会被保存在字节码的常量池中（包括其他类的也会存在自己的常量池表中），类加载后JVM会为每一个类都维护一个自己的常量池，在类加载的解析阶段，这些符号引用就被解析成了内存地址直接引用。

这里肯定会有一个疑问那那些没有用到的方法和字段如何查找呢？

可以通过Class对象

一、JVM如何保存字节码文件

1. Java代码编译成的字节码文件：

先看一个类:

public class TestA {
    public static String gender;
    public int age;
    public String name;
    
    public static String getGender() {
        return gender;
    }

    public static void setGender(String gender) {
        TestA.gender = gender;
    }

    public final int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
        getName();
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
        TestA testA = new TestA();
        testA.setAge(2);
    }
}

再看字节码文件:

Last modified 2022-1-7; size 999 bytes
  MD5 checksum 56933a64868cb691926b1cc349d82d08
  Compiled from "TestA.java"
public class com.example.fragmentadaptertest.testjava.TestA
  minor version: 0
  major version: 52
  flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:
   #1 = Methodref          #9.#35         // java/lang/Object."<init>":()V
   #2 = Fieldref           #6.#36         // com/example/fragmentadaptertest/testjava/TestA.gender:Ljava/lang/String;
   #3 = Fieldref           #6.#37         // com/example/fragmentadaptertest/testjava/TestA.age:I
   #4 = Methodref          #6.#38         // com/example/fragmentadaptertest/testjava/TestA.getName:()Ljava/lang/String;
   #5 = Fieldref           #6.#39         // com/example/fragmentadaptertest/testjava/TestA.name:Ljava/lang/String;
   #6 = Class              #40            // com/example/fragmentadaptertest/testjava/TestA
   #7 = Methodref          #6.#35         // com/example/fragmentadaptertest/testjava/TestA."<init>":()V
   #8 = Methodref          #6.#41         // com/example/fragmentadaptertest/testjava/TestA.setAge:(I)V
   #9 = Class              #42            // java/lang/Object
  #10 = Utf8               gender
  #11 = Utf8               Ljava/lang/String;
  #12 = Utf8               age
  #13 = Utf8               I
  #14 = Utf8               name
  #15 = Utf8               <init>
  #16 = Utf8               ()V
  #17 = Utf8               Code
  #18 = Utf8               LineNumberTable
  #19 = Utf8               LocalVariableTable
  #20 = Utf8               this
  #21 = Utf8               Lcom/example/fragmentadaptertest/testjava/TestA;
  #22 = Utf8               getGender
  #23 = Utf8               ()Ljava/lang/String;
  #24 = Utf8               setGender
  #25 = Utf8               (Ljava/lang/String;)V
  #26 = Utf8               getAge
  #27 = Utf8               ()I
  #28 = Utf8               setAge
  #29 = Utf8               (I)V
  #30 = Utf8               getName
  #31 = Utf8               setName
  #32 = Utf8               testA
  #33 = Utf8               SourceFile
  #34 = Utf8               TestA.java
  #35 = NameAndType        #15:#16        // "<init>":()V
  #36 = NameAndType        #10:#11        // gender:Ljava/lang/String;
  #37 = NameAndType        #12:#13        // age:I
  #38 = NameAndType        #30:#23        // getName:()Ljava/lang/String;
  #39 = NameAndType        #14:#11        // name:Ljava/lang/String;
  #40 = Utf8               com/example/fragmentadaptertest/testjava/TestA
  #41 = NameAndType        #28:#29        // setAge:(I)V
  #42 = Utf8               java/lang/Object
{
  public static java.lang.String gender;
    descriptor: Ljava/lang/String;
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC

  public int age;
    descriptor: I
    flags: ACC_PUBLIC

  public java.lang.String name;
    descriptor: Ljava/lang/String;
    flags: ACC_PUBLIC

  public com.example.fragmentadaptertest.testjava.TestA();
    descriptor: ()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 6: 0
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       5     0  this   Lcom/example/fragmentadaptertest/testjava/TestA;

  public static java.lang.String getGender();
    descriptor: ()Ljava/lang/String;
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
    Code:
      stack=1, locals=0, args_size=0
         0: getstatic     #2                  // Field gender:Ljava/lang/String;
         3: areturn
      LineNumberTable:
        line 13: 0

  public static void setGender(java.lang.String);
    descriptor: (Ljava/lang/String;)V
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: putstatic     #2                  // Field gender:Ljava/lang/String;
         4: return
      LineNumberTable:
        line 17: 0
        line 18: 4
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       5     0 gender   Ljava/lang/String;

  public final int getAge();
    descriptor: ()I
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_FINAL
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: getfield      #3                  // Field age:I
         4: ireturn
      LineNumberTable:
        line 21: 0
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       5     0  this   Lcom/example/fragmentadaptertest/testjava/TestA;

  public void setAge(int);
    descriptor: (I)V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=2, locals=2, args_size=2
         0: aload_0
         1: iload_1
         2: putfield      #3                  // Field age:I
         5: aload_0
         6: invokevirtual #4                  // Method getName:()Ljava/lang/String;
         9: pop
        10: return
      LineNumberTable:
        line 25: 0
        line 26: 5
        line 27: 10
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0      11     0  this   Lcom/example/fragmentadaptertest/testjava/TestA;
            0      11     1   age   I

  public java.lang.String getName();
    descriptor: ()Ljava/lang/String;
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: getfield      #5                  // Field name:Ljava/lang/String;
         4: areturn
      LineNumberTable:
        line 30: 0
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       5     0  this   Lcom/example/fragmentadaptertest/testjava/TestA;

  public void setName(java.lang.String);
    descriptor: (Ljava/lang/String;)V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=2, locals=3, args_size=2
         0: aload_0
         1: aload_1
         2: putfield      #5                  // Field name:Ljava/lang/String;
         5: new           #6                  // class com/example/fragmentadaptertest/testjava/TestA
         8: dup
         9: invokespecial #7                  // Method "<init>":()V
        12: astore_2
        13: aload_2
        14: iconst_2
        15: invokevirtual #8                  // Method setAge:(I)V
        18: return
      LineNumberTable:
        line 34: 0
        line 35: 5
        line 36: 13
        line 37: 18
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0      19     0  this   Lcom/example/fragmentadaptertest/testjava/TestA;
            0      19     1  name   Ljava/lang/String;
           13       6     2 testA   Lcom/example/fragmentadaptertest/testjava/TestA;
}
SourceFile: "TestA.java"

从这个字节码文件中我有了新的认识。

这个字节码文件已经按照java虚拟机规范中的Class文件格式把信息存好了，例如：

字段表、方法表、属性表、运行时常量池

看过java虚拟机规范后就知道这个结构为啥是这样的，例如

方法的descriptor方法描述符：是描述方法的参数和返回值的

flags是访问权限这些public、static、final等

方法的attribute 属性中的code[]是存放方法的内容字节码的，LineNumberTable是存放上面的字节码对应的java代码的多少行，调试的时候用的等

(1).运行时常量池：

有一篇文章有助于理解常量池:

[java]JVM之运行时常量池里到底有什么 - 简书1. 概念 首先我们来复习一下java内存模型，java运行时数据区大概分为五块，分别是 方法区 虚拟机栈 本地方法栈 堆 程序计数器 而运行时常量池是方法区的一部分，文字解...https://www.jianshu.com/p/614e2b6a0f22常量池中主要存放两大类常量：字面量（Literal）和符号引用（Symbolic References）。字面量比较接近于Java语言层面的常量概念，如文本字符串、声明为final的常量值等。而符 号引用则属于编译原理方面的概念，包括了下面三类常量：

类和接口的全限定名（Fully Qualified Name）

字段的名称和描述符（Descriptor）

(2).访问标志 access_flags

(3).类索引、父类索引、接口索引集合

(4) 字段表集合

(5).方法表集合

2.加载在JVM中如何保存

这就要提到类的加载：

加载、验证、准备、解析、初始化、使用、卸载

(5) 初始化

 

＜ clinit ＞（）方法是由编译器自动收集类中的所有类变量的赋值动作和静态语句块

（ static{} 块）中的语句合并产生的，编译器收集的顺序是由语句在源文件中出现的顺序所决

定的，静态语句块中只能访问到定义在静态语句块之前的变量，定义在它之后的变量，在前

面的静态语句块可以赋值，但是不能访问:

二、JVM具体是如何执行代码的

1.执行引擎