java虚拟机规范(se8)——java虚拟机结构(一)

本文翻译自：https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/jvms-2.html

第二章 虚拟机结构

　　本文档描述了一个抽象的虚拟机规范，并不描述某个特定的虚拟机实现。

　　要正确实现一个Java虚拟机，你只需要能够读取class文件的格式并正确执行其中指定的操作。具体的实现并不是java虚拟机规范的一部分，因为它们会限制实现者的创造力。比如，运行时数据区域的内存布局，垃圾回收使用的算法，以及任何的java虚拟机指令的内部优化（如：转换为机器码）都留给实现者去决定。

　　本规范中引用的所有Unicode都遵守Unicode 标准，6.0.0版本，可以从http://www.unicode.org/.获取。

2.1 class文件格式

　　编译后能够被java虚拟机执行的代码使用了一个独立于硬件和操作系统的二进制格式，通常(不是必须的)存在一个文件中，就是通常所说的class文件格式。class文件格式精确的定义了类和接口的表示，包括一些如字节序(byte ordering)的细节，可能在平台相关的目标文件格式中这被认为是理所当然的。

　　第四章，class文件格式给出了class文件格式的细节。

2.2 数据类型

　　类似于java编程语言，java虚拟机操作两种数据类型：基本类型和引用类型（primitive types and reference types）。相应的，有两种类型的数据可以用于变量赋值、参数传递和方法返回：基本值和引用值（primitive values and reference values）。

　　java虚拟机期望几乎所有的类型检查在运行前完成，通常由编译器完成，不应该在java虚拟机中完成。基本类型的值不需要特殊标记，或者特殊的方法在运行时确定他们的类型，也不需要将它们和引用类型区分开来。相反，Java虚拟机的指令集对不同的操作数使用不用的操作数指令，从而来区分其操作数类型。例如，iadd，ladd，fadd和dadd这些java虚拟机指令用来求两个数之和，它们分别指明了操作数的类型是int，long，float和double。更多的java虚拟机指令可参考2.11.1。

　　Java虚拟机包含对对象的显式支持。对象是动态分配的类实例或数组。一个对象的引用可以认为是Java虚拟机的引用（reference）类型。引用（reference）的值可以被认为是指向对象的指针。可能存在多个对象的引用。对象始终通过引用（reference）类型的值来进行的值的操作，传递和检查。

2.3 基本数据类型和值

　　java虚拟机支持的基本类型由数字类型，布尔类型以及returnAddress类型。

　　数字类型包括整数类型和浮点数类型。

　　具体的整数类型如下：

• 　　byte，其值为8位有符号二进制补码整数，其默认值为零
• 　　short，其值为16位有符号二进制补码整数，其默认值为零
• 　　int，其值为32位有符号二进制补码整数，其默认值为零
• 　　long，其值为64位有符号二进制补码整数，其默认值为零
• 　　char，其值为16位无符号整数，表示基本多文本平面（Basic Multilingual Plane）中的Unicode代码点，使用UTF-16编码，其默认值为空代码点（'\ u0000'）

　　浮点型数字类型如下：

• 　　fload，值为单精度浮点数集合②中的元素，或者（如果虚拟机支持的话）是单精度扩展指数（Float-Extended-Exponent）集合中的元素。默认值为正数零。
• 　　double，取值范围是双精度浮点数集合中的元素，或者（如果虚拟机支持的话）是双精度扩展指数（Double-Extended-Exponent）集合中的元素。默认值为正数零。

　　布尔类型的值取值访问是true和false，默认值是false（Java®虚拟机规范的第一版没有将布尔值视为Java虚拟机类型。但是，布尔值在Java虚拟机中的支持有限。Java®虚拟机规范的第二版通过将布尔值视为一种类型来澄清该问题。）

　　returnAddress类型的值是指向Java虚拟机指令的操作码（opcodes）的指针。在基本类型中，除了returnAddress类型，其它类型都与Java编程语言类型直接相关联。

2.3.1 整数类型和值

　　java虚拟机中的整型的取值范围如下：

　　byte， (-2⁷ to 2⁷ - 1),

　　short,  (-2¹⁵ to 2¹⁵ - 1),

　　int,  (-2³¹ to 2³¹ - 1)

　　long，(-2⁶³ to 2⁶³ - 1)

　　char，（0 ~ 2^16-1）