类加载时机

编译得到的.class文件并不会立即加载JVM中。只有符合如下5种情况才会立即加载到虚拟机中。

  • 创建类的实例（new的方式）。
    • 访问某个类或者接口的静态变量，
    • 对类或者接口的静态变量赋值
    • 调用类的静态方法
  • 反射创建类
  • 初始化某个类的子类，则其父类也会被初始化。
  • Java虚拟机在启动时被标明为启动类的类，直接使用java.exe命令运行某个主类（包含main方法的类）
  • 使用JDK1.7动态语言支持时会立即加载

Java类是动态加载的，它并不会一次性吧所有的类加载再运行，而只是保证程序运行的基础类会立即加载到Jvm中。其他的类则在需要的时候才加载。
这也是为了节省内存开销。

栈帧

在一条线程中，只有目前正在执行的那个方法的栈帧是活动的。这个栈帧就被称作是当前栈帧，这个栈帧对于的方法就是当前方法。这个方法所在的类就是当前类。对局部变量表和操作数的各种操作，都通常指的是对当前栈帧的对局部变量表和操作数栈进行的操作。

栈帧是线程本地私有的数据，不可能在一个栈帧中引用另一个线程的栈帧。

局部变量表

局部变量使用索引进行定位访问，第一个局部变量的索引值为0，局部变量的索引值是从0至小于局部变量表最大容量的所有整数[0 ~ constantPoolCount-1]。

Java虚拟机使用局部变量表来完成方法调用时参数传递，当一个方法被调用的时候，它的参数将会传递至从0开始的连续的局部变量表位置上。特别的，当一个实例方法被调用的时候，第0个布局变量一定是用来存储被调用的实例方法所在的对象的引用（即Java中的this关键字）。后续的其他参数将会传递至从1开始的连续的布局变量表位置上。

方法调用指令

invokevirtual指令用于调用对象的实例方法，根据对象的实际类型进行分派。

invokeinterface指令用于调用接口方法，它会在运行时搜索一个实现了这个接口方法的对象，找出合适的方法进行调用。

invokespecail指令用于调用一些特殊处理的实例方法，包括实例初始化方法、私有方法、父类方法。

invokestatic指令用于调用类方法（static方法）。

常量池tag说明

常量类型 值
CONSTANT_Class 7
CONSTANT_Fieldref 9
CONSTANT_Methodref 10
CONSTANT_InterfaceMethodref 11
CONSTANT_String 8
CONSTANT_Integer 3
CONSTANT_Float 4
CONSTANT_Long 5
CONSTANT_Double 6
CONSTANT_NameAndType 12
CONSTANT_Utf8 1
CONSTANT_MethodHandle 15
CONSTANT_MethodType 16
CONSTANT_InvokeDynamic 18

Java虚拟机指令集

为了方便理解，用一个统一的格式说明Java虚拟机的每个指令。

描述格式

指令 xxx
操作 简要描述
格式 助记符
操作数1
操作数2
……
结构 助记符 = 操作码
操作数栈 …，value1，value2 ->
…，result
描述 关于操作数栈内容、常量池项、指令操作和结果类型等信息的详细描述。
链接时异常 如果执行该指令可能抛出任何链接时异常，那么每一个可能抛出的异常都需要在此进行描述。
运行时异常 如果执行该指令可能抛出任何运行时异常，那么每一个可能抛出的异常都需要在此进行描述。
除了在此列出的链接时、运行时异常以及VirtualMachineError或其子类之外，指令不得再抛出其他任何异常。
注意 某些并非本规范对该指令强制约束的注释，将会在这里进行描述。

指令集

aaload指令

指令 aaload
操作 从数组中加载一个reference类型数据到操作栈
格式 aaload
结构 aaload = 50（0x32）
操作数栈 …，arrayref，index ->
…，value
描述 arrayref必须是一个reference类型的数据，它指向一个组件类型为reference的数组，index必须为int类型。指令执行后，arrrayref和index同时从操作数栈出栈，index作为索引定位到数组中的reference类型值将压入到操作数栈中。
运行时异常 如果arrayref为null,aaload指令将抛出NullPointerException异常。
另外，如果index不在arrayref所代表的数组上下界范围中，另外将抛出ArrayIndexOutOfBoundException异常。
注意 无

aastore指令

指令 aastore
操作 从操作数栈读取一个reference类型数据存入到数组中
格式 aastore
结构 aastore = 83（0x53）
操作数栈 …，arrayref，index，value ->
…
描述 arrayref必须是一个reference类型的数据，它指向一个组件类型为reference的数组，index必须为int类型，value必须为reference类型。指令执行后，arrrayref、index和value同时从操作数栈出栈，value存储到index作为索引定位的数组元素中。
运行时，value的实际类型必须与arrayref所代表的数组的组件类型匹配。具体地说，reference类型值value（记作S）能匹配组件类型为reference（记作T）的数组的前提是：

如果S是类型（Class Type），那么 **
如果T也是类类型，那S必须与T是同一个类类型，或者S是T所代表的类型的子类
如果T是接口类型，那么S必须实现了T接口
**如果S是接口类型（Interface Type），那么
如果T是类类型，那么T只能是Object。
如果T是接口类型，那么T与S应当是相同的接口，或者T是S的父接口。
如果S是数组类型（Array Type），假设为SC[]的形式，这个数组的组件为SC，那么：
如果T是类类型，那么T只能是Object。
如果T是数组类型，假设为TC[]的形式，这个数组的组件类型为TC，那么下面的两条规则之一必须成立：
TC和SC是同一个原始类型。
TC和SC都是reference类型，并且SC能与TC类型相匹配。
如果T是接口类型，那么T必须是数组类型所实现的接口之一。
运行时异常 如果arrayref为null,aastore指令将抛出NullPointerException异常。
另外，如果index不在arrayref所代表的数组上下界范围中，另外将抛出ArrayIndexOutOfBoundException异常。
另外，如果arrayref不为null，并且value的实例类型与数组组件类型不能相匹配，aastore指令将抛出ArrayStoreException异常。
注意 无