揭秘Java虚拟机：JVM设计原理与实现
目 录内容简介
第1 章 Java 虚拟机概述 1
1.1 从机器语言到Java——詹爷，你好 1
1.2 兼容的选择：一场生产力的革命 6
1.3 中间语言翻译 10
1.3.1 从中间语言翻译到机器码 11
1.3.2 通过C 程序翻译 11
1.3.3 直接翻译为机器码 13
1.3.4 本地编译 16
1.4 神奇的指令 18
1.4.1 常见汇编指令 20
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1.1 从机器语言到Java——詹爷，你好 1
1.2 兼容的选择：一场生产力的革命 6
1.3 中间语言翻译 10
1.3.1 从中间语言翻译到机器码 11
1.3.2 通过C 程序翻译 11
1.3.3 直接翻译为机器码 13
1.3.4 本地编译 16
1.4 神奇的指令 18
1.4.1 常见汇编指令 20
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《揭秘Java虚拟机：JVM设计原理与实现》从源码角度解读HotSpot的内部实现机制，本版本主要包含三大部分——JVM数据结构设计与实现、执行引擎机制及内存分配模型。
数据结构部分包括Java字节码文件格式、常量池解析、字段解析、方法解析。每一部分都给出详细的源码实现分析，例如字段解析一章，从源码层面详细分析了Java字段重排、字段继承等关键机制。再如方法解析一章，给出了Java多态特性在源码层面的实现方式。《揭秘Java虚拟机：JVM设计原理与实现》通过直接对源代码的分析，从根本上梳理和澄清Java领域中的关键概念和机制。
执行引擎部分包括Java方法调用机制、栈帧创建机制、指令集架构与解释器实现机制。这一话题是《揭秘Java虚拟机：JVM设计原理与实现》技术含量高的部分，需要读者具备一定的汇编基础。不过千万不要被“汇编”这个词给吓着，其实在作者看来，汇编相比于高级…
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数据结构部分包括Java字节码文件格式、常量池解析、字段解析、方法解析。每一部分都给出详细的源码实现分析，例如字段解析一章，从源码层面详细分析了Java字段重排、字段继承等关键机制。再如方法解析一章，给出了Java多态特性在源码层面的实现方式。《揭秘Java虚拟机：JVM设计原理与实现》通过直接对源代码的分析，从根本上梳理和澄清Java领域中的关键概念和机制。
执行引擎部分包括Java方法调用机制、栈帧创建机制、指令集架构与解释器实现机制。这一话题是《揭秘Java虚拟机：JVM设计原理与实现》技术含量高的部分，需要读者具备一定的汇编基础。不过千万不要被“汇编”这个词给吓着，其实在作者看来，汇编相比于高级…
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第1 章 Java 虚拟机概述 1
1.1 从机器语言到Java——詹爷，你好 1
1.2 兼容的选择：一场生产力的革命 6
1.3 中间语言翻译 10
1.3.1 从中间语言翻译到机器码 11
1.3.2 通过C 程序翻译 11
1.3.3 直接翻译为机器码 13
1.3.4 本地编译 16
1.4 神奇的指令 18
1.4.1 常见汇编指令 20
1.4.2 JVM 指令 21
1.5 本章总结 24
第2 章 Java 执行引擎工作原理：方法调用 25
2.1 方法调用 26
2.1.1 真实的机器调用 26
2.1.2 C 语言函数调用 41
2.2 JVM 的函数调用机制 47
2.3 函数指针 53
2.4 CallStub 函数指针定义 60
2.5 _call_stub_entry 例程 72
2.6 本章总结 114
第3 章 Java 数据结构与面向对象 115
3.1 从Java 算法到数据结构 116
3.2 数据类型简史 120
3.3 Java 数据结构之偶然性 127
3.4 Java 类型识别 130
3.4.1 class 字节码概述 131
3.4.2 魔数与JVM 内部的int 类型 134
3.4.3 常量池与JVM 内部对象模型 135
3.5 大端与小端 141
3.5.1 大端和小端的概念 144
3.5.2 大小端产生的本质原因 146
3.5.3 大小端验证 147
3.5.4 大端和小端产生的场景 149
3.5.5 如何解决字节序反转 152
3.5.6 大小端问题的避免 154
3.5.7 JVM 对字节码文件的大小端处理 154
3.6 本章总结 157
第4 章 Java 字节码实战 158
4.1 字节码格式初探 158
4.1.1 准备测试用例 159
4.1.2 使用javap 命令分析字节码文件 159
4.1.3 查看字节码二进制 162
4.2 魔数与版本 163
4.2.1 魔数 165
4.2.2 版本号 165
4.3 常量池 166
4.3.1 常量池的基本结构 166
4.3.2 JVM 所定义的11 种常量 167
4.3.3 常量池元素的复合结构 167
4.3.4 常量池的结束位置 169
4.3.5 常量池元素总数量 169
4.3.6 第一个常量池元素 170
4.3.7 第二个常量池元素 171
4.3.8 父类常量 171
4.3.9 变量型常量池元素 172
4.4 访问标识与继承信息 174
4.4.1 access_flags 174
4.4.2 this_class 175
4.4.3 super_class 176
4.4.4 interface 177
4.5 字段信息 177
4.5.1 fields_count 177
4.5.2 field_info fields[fields_count] 178
4.6 方法信息 182
4.6.1 methods_count 182
4.6.2 method_info methods[methods_count] 183
4.7 本章回顾 203
第5 章 常量池解析 204
5.1 常量池内存分配 206
5.1.1 常量池内存分配总体链路 207
5.1.2 内存分配 212
5.1.3 初始化内存 221
5.2 oop-klass 模型 222
5.2.1 两模型三维度 223
5.2.2 体系总览 224
5.2.3 oop 体系 226
5.2.4 klass 体系 229
5.2.5 handle 体系 232
5.2.6 oop、klass、handle 的相互转换 237
5.3 常量池klass 模型（1） 242
5.3.1 klassKlass 实例构建总链路 244
5.3.2 为klassOop 申请内存 248
5.3.3 klassOop 内存清零 251
5.3.4 初始化mark 251
5.3.5 初始化klassOop._metadata 256
5.3.6 初始化klass 257
5.3.7 自指 258
5.4 常量池klass 模型（2） 258
5.4.1 constantPoolKlass 模型构建 258
5.4.2 constantPoolOop 与klass 261
5.4.3 klassKlass 终结符 264
5.5 常量池解析 264
5.5.1 constantPoolOop 域初始化 264
5.5.2 初始化tag 266
5.5.3 解析常量池元素 267
5.6 本章总结 276
第6 章 类变量解析 277
6.1 类变量解析 278
6.2 偏移量 282
6.2.1 静态变量偏移量 282
6.2.2 非静态变量偏移量 284
6.2.3 Java 字段内存分配总结 309
6.3 从源码看字段继承 315
6.3.1 字段重排与补白 316
6.3.2 private 字段可被继承吗 322
6.3.3 使用HSDB 验证字段分配与继承 325
6.3.4 引用类型变量内存分配 333
6.4 本章总结 338
第7 章 Java 栈帧 340
7.1 entry_point 例程生成 341
7.2 局部变量表创建 349
7.2.1 constMethod 的内存布局 349
7.2.2 局部变量表空间计算 352
7.2.3 初始化局部变量区 355
7.3 堆栈与栈帧 364
7.3.1 栈帧是什么 364
7.3.2 硬件对堆栈的支持 383
7.3.3 栈帧开辟与回收 386
7.3.4 堆栈大小与多线程 388
7.4 JVM 的栈帧 392
7.4.1 JVM 栈帧与大小确定 392
7.4.2 栈帧创建 396
7.4.3 局部变量表 418
7.5 栈帧深度与slot 复用 430
7.6 最大操作数栈与操作栈复用 433
7.7 本章总结 436
第8 章 类方法解析 437
8.1 方法签名解析与校验 442
8.2 方法属性解析 444
8.2.1 code 属性解析 444
8.2.2 LVT&LVTT 446
8.3 创建methodOop 452
8.4 Java 方法属性复制 456
8.5 与 458
8.6 查看运行时字节码指令 479
8.7 vtable 486
8.7.1 多态 486
8.7.2 C++中的多态与vtable 488
8.7.3 Java 中的多态实现机制 490
8.7.4 vtable 与invokevirtual 指令 497
8.7.5 HSDB 查看运行时vtable 499
8.7.6 miranda 方法 502
8.7.7 vtable 特点总结 505
8.7.8 vtable 机制逻辑验证 506
8.8 本章总结 508
第9 章 执行引擎 510
9.1 执行引擎概述 511
9.2 取指 513
9.2.1 指令长度 516
9.2.2 JVM 的两级取指机制 524
9.2.3 取指指令放在哪 529
9.2.4 程序计数器在哪里 531
9.3 译码 532
9.3.1 模板表 532
9.3.2 汇编器 538
9.3.3 汇编 546
9.4 栈顶缓存 555
9.5 栈式指令集 563
9.6 操作数栈在哪里 574
9.7 栈帧重叠 578
9.8 entry_point 例程机器指令 583
9.9 执行引擎实战 585
9.9.1 一个简单的例子 585
9.9.2 字节码运行过程分析 587
9.10 字节码指令实现 594
9.10.1 iconst_3 594
9.10.2 istore_0 596
9.10.3 iadd 597
9.11 本章总结 598
第10 章 类的生命周期 599
10.1 类的生命周期概述 599
10.2 类加载 602
10.2.1 类加载——镜像类与静态字段 609
10.2.2 Java 主类加载机制 614
10.2.3 类加载器的加载机制 620
10.2.4 反射加载机制 621
10.2.5 import 与new 指令 622
10.3 类的初始化 623
10.4 类加载器 626
10.4.1 类加载器的定义. 626
10.4.2 系统类加载器与扩展类加载器创建 632
10.4.3 双亲委派机制与破坏 634
10.4.4 预加载 636
10.4.5 引导类加载 638
10.4.6 加载、链接与延迟加载 639
10.4.7 父加载器 643
10.4.8 加载器与类型转换 646
10.5 类实例分配 647
10.5.1 栈上分配与逃逸分析 650
10.5.2 TLAB 654
10.5.3 指针碰撞与eden 区分配 655
10.5.4 清零 656
10.5.5 偏向锁 657
10.5.6 压栈与取指 658
10.6 本章总结 660
^ 收 起
1.1 从机器语言到Java——詹爷，你好 1
1.2 兼容的选择：一场生产力的革命 6
1.3 中间语言翻译 10
1.3.1 从中间语言翻译到机器码 11
1.3.2 通过C 程序翻译 11
1.3.3 直接翻译为机器码 13
1.3.4 本地编译 16
1.4 神奇的指令 18
1.4.1 常见汇编指令 20
1.4.2 JVM 指令 21
1.5 本章总结 24
第2 章 Java 执行引擎工作原理：方法调用 25
2.1 方法调用 26
2.1.1 真实的机器调用 26
2.1.2 C 语言函数调用 41
2.2 JVM 的函数调用机制 47
2.3 函数指针 53
2.4 CallStub 函数指针定义 60
2.5 _call_stub_entry 例程 72
2.6 本章总结 114
第3 章 Java 数据结构与面向对象 115
3.1 从Java 算法到数据结构 116
3.2 数据类型简史 120
3.3 Java 数据结构之偶然性 127
3.4 Java 类型识别 130
3.4.1 class 字节码概述 131
3.4.2 魔数与JVM 内部的int 类型 134
3.4.3 常量池与JVM 内部对象模型 135
3.5 大端与小端 141
3.5.1 大端和小端的概念 144
3.5.2 大小端产生的本质原因 146
3.5.3 大小端验证 147
3.5.4 大端和小端产生的场景 149
3.5.5 如何解决字节序反转 152
3.5.6 大小端问题的避免 154
3.5.7 JVM 对字节码文件的大小端处理 154
3.6 本章总结 157
第4 章 Java 字节码实战 158
4.1 字节码格式初探 158
4.1.1 准备测试用例 159
4.1.2 使用javap 命令分析字节码文件 159
4.1.3 查看字节码二进制 162
4.2 魔数与版本 163
4.2.1 魔数 165
4.2.2 版本号 165
4.3 常量池 166
4.3.1 常量池的基本结构 166
4.3.2 JVM 所定义的11 种常量 167
4.3.3 常量池元素的复合结构 167
4.3.4 常量池的结束位置 169
4.3.5 常量池元素总数量 169
4.3.6 第一个常量池元素 170
4.3.7 第二个常量池元素 171
4.3.8 父类常量 171
4.3.9 变量型常量池元素 172
4.4 访问标识与继承信息 174
4.4.1 access_flags 174
4.4.2 this_class 175
4.4.3 super_class 176
4.4.4 interface 177
4.5 字段信息 177
4.5.1 fields_count 177
4.5.2 field_info fields[fields_count] 178
4.6 方法信息 182
4.6.1 methods_count 182
4.6.2 method_info methods[methods_count] 183
4.7 本章回顾 203
第5 章 常量池解析 204
5.1 常量池内存分配 206
5.1.1 常量池内存分配总体链路 207
5.1.2 内存分配 212
5.1.3 初始化内存 221
5.2 oop-klass 模型 222
5.2.1 两模型三维度 223
5.2.2 体系总览 224
5.2.3 oop 体系 226
5.2.4 klass 体系 229
5.2.5 handle 体系 232
5.2.6 oop、klass、handle 的相互转换 237
5.3 常量池klass 模型（1） 242
5.3.1 klassKlass 实例构建总链路 244
5.3.2 为klassOop 申请内存 248
5.3.3 klassOop 内存清零 251
5.3.4 初始化mark 251
5.3.5 初始化klassOop._metadata 256
5.3.6 初始化klass 257
5.3.7 自指 258
5.4 常量池klass 模型（2） 258
5.4.1 constantPoolKlass 模型构建 258
5.4.2 constantPoolOop 与klass 261
5.4.3 klassKlass 终结符 264
5.5 常量池解析 264
5.5.1 constantPoolOop 域初始化 264
5.5.2 初始化tag 266
5.5.3 解析常量池元素 267
5.6 本章总结 276
第6 章 类变量解析 277
6.1 类变量解析 278
6.2 偏移量 282
6.2.1 静态变量偏移量 282
6.2.2 非静态变量偏移量 284
6.2.3 Java 字段内存分配总结 309
6.3 从源码看字段继承 315
6.3.1 字段重排与补白 316
6.3.2 private 字段可被继承吗 322
6.3.3 使用HSDB 验证字段分配与继承 325
6.3.4 引用类型变量内存分配 333
6.4 本章总结 338
第7 章 Java 栈帧 340
7.1 entry_point 例程生成 341
7.2 局部变量表创建 349
7.2.1 constMethod 的内存布局 349
7.2.2 局部变量表空间计算 352
7.2.3 初始化局部变量区 355
7.3 堆栈与栈帧 364
7.3.1 栈帧是什么 364
7.3.2 硬件对堆栈的支持 383
7.3.3 栈帧开辟与回收 386
7.3.4 堆栈大小与多线程 388
7.4 JVM 的栈帧 392
7.4.1 JVM 栈帧与大小确定 392
7.4.2 栈帧创建 396
7.4.3 局部变量表 418
7.5 栈帧深度与slot 复用 430
7.6 最大操作数栈与操作栈复用 433
7.7 本章总结 436
第8 章 类方法解析 437
8.1 方法签名解析与校验 442
8.2 方法属性解析 444
8.2.1 code 属性解析 444
8.2.2 LVT&LVTT 446
8.3 创建methodOop 452
8.4 Java 方法属性复制 456
8.5 与 458
8.6 查看运行时字节码指令 479
8.7 vtable 486
8.7.1 多态 486
8.7.2 C++中的多态与vtable 488
8.7.3 Java 中的多态实现机制 490
8.7.4 vtable 与invokevirtual 指令 497
8.7.5 HSDB 查看运行时vtable 499
8.7.6 miranda 方法 502
8.7.7 vtable 特点总结 505
8.7.8 vtable 机制逻辑验证 506
8.8 本章总结 508
第9 章 执行引擎 510
9.1 执行引擎概述 511
9.2 取指 513
9.2.1 指令长度 516
9.2.2 JVM 的两级取指机制 524
9.2.3 取指指令放在哪 529
9.2.4 程序计数器在哪里 531
9.3 译码 532
9.3.1 模板表 532
9.3.2 汇编器 538
9.3.3 汇编 546
9.4 栈顶缓存 555
9.5 栈式指令集 563
9.6 操作数栈在哪里 574
9.7 栈帧重叠 578
9.8 entry_point 例程机器指令 583
9.9 执行引擎实战 585
9.9.1 一个简单的例子 585
9.9.2 字节码运行过程分析 587
9.10 字节码指令实现 594
9.10.1 iconst_3 594
9.10.2 istore_0 596
9.10.3 iadd 597
9.11 本章总结 598
第10 章 类的生命周期 599
10.1 类的生命周期概述 599
10.2 类加载 602
10.2.1 类加载——镜像类与静态字段 609
10.2.2 Java 主类加载机制 614
10.2.3 类加载器的加载机制 620
10.2.4 反射加载机制 621
10.2.5 import 与new 指令 622
10.3 类的初始化 623
10.4 类加载器 626
10.4.1 类加载器的定义. 626
10.4.2 系统类加载器与扩展类加载器创建 632
10.4.3 双亲委派机制与破坏 634
10.4.4 预加载 636
10.4.5 引导类加载 638
10.4.6 加载、链接与延迟加载 639
10.4.7 父加载器 643
10.4.8 加载器与类型转换 646
10.5 类实例分配 647
10.5.1 栈上分配与逃逸分析 650
10.5.2 TLAB 654
10.5.3 指针碰撞与eden 区分配 655
10.5.4 清零 656
10.5.5 偏向锁 657
10.5.6 压栈与取指 658
10.6 本章总结 660
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《揭秘Java虚拟机：JVM设计原理与实现》从源码角度解读HotSpot的内部实现机制，本版本主要包含三大部分——JVM数据结构设计与实现、执行引擎机制及内存分配模型。
数据结构部分包括Java字节码文件格式、常量池解析、字段解析、方法解析。每一部分都给出详细的源码实现分析，例如字段解析一章，从源码层面详细分析了Java字段重排、字段继承等关键机制。再如方法解析一章，给出了Java多态特性在源码层面的实现方式。《揭秘Java虚拟机：JVM设计原理与实现》通过直接对源代码的分析，从根本上梳理和澄清Java领域中的关键概念和机制。
执行引擎部分包括Java方法调用机制、栈帧创建机制、指令集架构与解释器实现机制。这一话题是《揭秘Java虚拟机：JVM设计原理与实现》技术含量高的部分，需要读者具备一定的汇编基础。不过千万不要被“汇编”这个词给吓着，其实在作者看来，汇编相比于高级语言而言，语法非常简单，语义也十分清晰。执行引擎部分重点描述Java源代码如何转换为字节码，又如何从字节码转换为机器指令从而能够被物理CPU所执行的技术实现。同时详细分析了Java函数堆栈的创建全过程，在源码分析的过程中，带领读者从本质上理解到底什么是Java函数堆栈和栈帧，以及栈帧内部的详细结构。
内存分配部分主要包括类型创建与加载、对象实例创建与内存分配，例如new关键字的工作机制，import关键字的作用，再如java.lang.ClassLoader.loadClass()接口的本地实现机制。
《揭秘Java虚拟机：JVM设计原理与实现》并不是简单地分析源码实现，而是在描述HotSpot内部实现机制的同时，分析了HotSpot如此这般实现的技术必然性。读者在阅读《揭秘Java虚拟机：JVM设计原理与实现》的过程中，将会在很多地方看到作者本人的这种思考。
^ 收 起
数据结构部分包括Java字节码文件格式、常量池解析、字段解析、方法解析。每一部分都给出详细的源码实现分析，例如字段解析一章，从源码层面详细分析了Java字段重排、字段继承等关键机制。再如方法解析一章，给出了Java多态特性在源码层面的实现方式。《揭秘Java虚拟机：JVM设计原理与实现》通过直接对源代码的分析，从根本上梳理和澄清Java领域中的关键概念和机制。
执行引擎部分包括Java方法调用机制、栈帧创建机制、指令集架构与解释器实现机制。这一话题是《揭秘Java虚拟机：JVM设计原理与实现》技术含量高的部分，需要读者具备一定的汇编基础。不过千万不要被“汇编”这个词给吓着，其实在作者看来，汇编相比于高级语言而言，语法非常简单，语义也十分清晰。执行引擎部分重点描述Java源代码如何转换为字节码，又如何从字节码转换为机器指令从而能够被物理CPU所执行的技术实现。同时详细分析了Java函数堆栈的创建全过程，在源码分析的过程中，带领读者从本质上理解到底什么是Java函数堆栈和栈帧，以及栈帧内部的详细结构。
内存分配部分主要包括类型创建与加载、对象实例创建与内存分配，例如new关键字的工作机制，import关键字的作用，再如java.lang.ClassLoader.loadClass()接口的本地实现机制。
《揭秘Java虚拟机：JVM设计原理与实现》并不是简单地分析源码实现，而是在描述HotSpot内部实现机制的同时，分析了HotSpot如此这般实现的技术必然性。读者在阅读《揭秘Java虚拟机：JVM设计原理与实现》的过程中，将会在很多地方看到作者本人的这种思考。
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