「java内部结构图」java 图结构

本篇文章给大家谈谈java内部结构图，以及java 图结构对应的知识点，希望对各位有所帮助，不要忘了收藏本站喔。

本文目录一览：

• 1、java SE的结构图怎么看
• 2、java有哪些图结构
• 3、java虚拟机采用什么软件体系结构
• 4、架构图汇总
• 5、java工作原理

java SE的结构图怎么看

java语言是跨平台的，所谓一次编写，到处运行。之所以是跨平台的，就是java定义了一套与操作系统，硬件无关的字节码格式，这个字节码就是用java class文件来表示的，java class文件内部定义了虚拟机可以识别的字节码格式，这个格式是平台无关性的，在linux系统或者在windows系统上都是一致的。这个就好比html文件，我们定义好规范，这个系统只要去按照规范显示出来里面的内容就好了。好比html就是class文件，浏览器就是虚拟机一样，通过浏览器去执行html的渲染过程，我们无论是用手机，Windows系统，苹果系统上网，显示出来的内容都是一样。 java虚拟机可以从class文件中加载预定义的字节码，也可以从网络，数据库，消息文件中加载字节码。

下面来说说java class的文件结构，java class文件结构是基于字节流的，用unicode进行编码。其实想想也可以完全用xml文件表示，只不过用xml表示的字节码文本体积可能会很大，占用空间，同时解析起来比较耗时，而且很容易被人为修改，导致未知错误。下面是class文件的内部结构

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ClassFile {

u4 magic;

u2 minor_version;

u2 major_version;

u2 constant_pool_count;

cp_info constant_pool[constant_pool_count-1];

u2 access_flags;

u2 this_class;

u2 super_class;

u2 interfaces_count;

u2 interfaces[interfaces_count];

u2 fields_count;

field_info fields[fields_count];

u2 methods_count;

method_info methods[methods_count];

u2 attributes_count;

attribute_info attributes[attributes_count];

}

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简要解释一下：

U4 代表由无符号四个字节组成

u4 magic ：是一个固定的数值，java虚拟机里面称为魔数 ，主要是用来标识是否为java虚拟机所支持的文件结构，目前是0xCAFEBABE

u2 minor_version; u2 major_version; 代表次版本号和主版本号

u2 constant_pool_count; cp_info constant_pool[constant_pool_count-1]; 这里面代表常量池个数以及常量池信息

u2 access_flags : 代表class访问标记，例如：public protected

u2 this_class : 代表这个类的名称 例如 java.lang.Object

u2 super_class : 代表父类名称

u2 interfaces_count; u2 interfaces[interfaces_count]; 实现的接口格式以及接口类名

u2 fields_count; field_info fields[fields_count]; 字段个数以及字段信息

u2 methods_count; method_info methods[methods_count]; 方法个数以及方法信息

u2 attributes_count; attribute_info attributes[attributes_count]; java class文件内部属性信息，和java语言定义的属性没有关系，纯粹就是给java虚拟机用的

以上都是java虚拟机规范中定义的class文件内部结构信息，可以参考Java虚拟机规范 （Java SE 7版）这里就不细讲

每种结构又都定义了自己的结构信息，例如：常量池结构，字段信息，方法信息，类信息，这几种结构之间又都互相引用，下面这幅图简要介绍了java class文件的内部结构信息

其中常量池的里面的信息最为复杂，java虚拟机运行时刻的所有信息都是从常量池来获取的，常量池定义了一下几种结构

java有哪些图结构

链表，线性表，栈，队列，hash表！

数据结构：

①数组 (Array)

在程序设计中，为了处理方便， 把具有相同类型的若干变量按有序的形式组织起来。这些按序排列的同类数

据元素的集合称为数组。在C语言中， 数组属于构造数据类型。一个数组可以分解为多个数组元素，这些数组

元素可以是基本数据类型或是构造类型。因此按数组元素的类型不同，数组又可分为数值数组、字符数组、指

针数组、结构数组等各种类别。

②栈 (Stack)

栈是只能在某一端插入和删除的特殊线性表。它按照先进后出的原则存储数据，先进入的数据被压入栈底，最后

的数据在栈顶，需要读数据的时候从栈顶开始弹出数据（最后一个数据被第一个读出来）。

③队列 (Queue)

一种特殊的线性表，它只允许在表的前端（front）进行删除操作，而在表的后端（rear）进行插入操作。进行

插入操作的端称为队尾，进行删除操作的端称为队头。队列中没有元素时，称为空队列。

④链表 (Linked List)

一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的。

链表由一系列结点（链表中每一个元素称为结点）组成，结点可以在运行时动态生成。每个结点包括两个部分：

一个是存储数据元素的数据域，另一个是存储下一个结点地址的指针域。

⑤树 (Tree)

树是包含n（n0）个结点的有穷集合K，且在K中定义了一个关系N，N满足 以下条件：

（1）有且仅有一个结点 k0，他对于关系N来说没有前驱，称K0为树的根结点。简称为根（root）

（2）除K0外，k中的每个结点，对于关系N来说有且仅有一个前驱。

（3）K中各结点，对关系N来说可以有m个后继（m=0）。

⑥堆 (Heap)

在计算机科学中，堆是一种特殊的树形数据结构，每个结点都有一个值。通常我们所说的堆的数据结构，是指

二叉堆。堆的特点是根结点的值最小（或最大），且根结点的两个子树也是一个堆。

⑦图 (Graph)

图是由结点的有穷集合V和边的集合E组成。其中，为了与树形结构加以区别，在图结构中常常将结点称为顶点，

边是顶点的有序偶对，若两个顶点之间存在一条边，就表示这两个顶点具有相邻关系。

⑧散列表 (Hash)

若结构中存在关键字和K相等的记录，则必定在f(K)的存储位置上。由此，不需比较便可直接取得所查记录。称

这个对应关系f为散列函数(Hash function)，按这个思想建立的表为散列表。

java虚拟机采用什么软件体系结构

JAVA虚拟机的生命周期

一个运行时的Java虚拟机实例的天职是：负责运行一个java程序。当启动一个Java程序时，一个虚拟机实例也就诞生了。当该程序关闭退出，这个虚拟机实例也就随之消亡。如果同一台计算机上同时运行三个Java程序，将得到三个Java虚拟机实例。每个Java程序都运行于它自己的Java虚拟机实例中。

Java虚拟机实例通过调用某个初始类的main()方法来运行一个Java程序。而这个main()方法必须是共有的(public)、静态的(static)、返回值为void，并且接受一个字符串数组作为参数。任何拥有这样一个main()方法的类都可以作为Java程序运行的起点。

在上面的例子中，Java程序初始类中的main()方法，将作为该程序初始线程的起点，任何其他的线程都是由这个初始线程启动的。

在Java虚拟机内部有两种线程：守护线程和非守护线程。守护线程通常是由虚拟机自己使用的，比如执行垃圾收集任务的线程。但是，Java程序也可以把它创建的任何线程标记为守护线程。而Java程序中的初始线程——就是开始于main()的那个，是非守护线程。

只要还有任何非守护线程在运行，那么这个Java程序也在继续运行。当该程序中所有的非守护线程都终止时，虚拟机实例将自动退出。假若安全管理器允许，程序本身也能够通过调用Runtime类或者System类的exit()方法来退出。

JAVA虚拟机的体系结构

下图是JAVA虚拟机的结构图，每个Java虚拟机都有一个类装载子系统，根据给定的全限定名来装入类型（类或接口）。同样，每个Java虚拟机都有一个执行引擎，负责执行那些包含在被装载类的方法中的指令。

当JAVA虚拟机运行一个程序时，需要内存来存储许多东西，例如：字节码、从已装载的class文件中得到的其他信息、程序创建的对象、传递给方法的参数，返回值、局部变量等等。Java虚拟机把这些东西都组织到几个“运行时数据区”中，以便于管理。

某些运行时数据区是由程序中所有线程共享的，还有一些则只能由一个线程拥有。每个Java虚拟机实例都有一个方法区以及一个堆，是由该虚拟机实例中所有的线程共享的。当虚拟机装载一个class文件时，会从这个class文件包含的二进制数据中解析类型信息。然后把这些类型信息放到方法区中。当程序运行时，虚拟机会把所有该程序在运行时创建的对象都放到堆中。

当每一个新线程被创建时，都将得到它自己的PC寄存器（程序计数器）以及一个Java栈，如果线程正在执行的是一个Java方法（非本地方法），那么PC寄存器的值将总是指向下一条将被执行的指令，而Java栈则总是存储该线程中Java方法调用的状态——包括局部变量，被调用时传进来的参数、返回值，以及运算的中间结果等等。而本地方法调用的状态，则是以某种依赖于具体实现的方法存储在本地方法栈中，也可能是在寄存器或者其他某些与特定实现相关的内存区中。

Java栈是由许多栈帧（stack frame）组成的，一个栈帧包含一个Java方法调用的状态。当线程调用一个Java方法时，虚拟机压入一个新的栈帧到该线程的Java栈中，当该方法返回时，这个栈帧被从Java栈中弹出并抛弃。

Java虚拟机没有寄存器，其指令集使用Java栈来存储中间数据。这样设计的原因是为了保持Java虚拟机的指令集尽量紧凑、同时也便于Java虚拟机在那些只有很少通用寄存器的平台上实现。另外，Java虚拟机这种基于栈的体系结构，也有助于运行时某些虚拟机实现的动态编译器和即时编译器的代码优化。

下图描绘了Java虚拟机为每一个线程创建的内存区，这些内存区域是私有的，任何线程都不能访问另一个线程的PC寄存器或者Java栈。

上图展示了一个虚拟机实例的快照，有三个线程正在执行。线程1和线程2都正在执行Java方法，而线程3则正在执行一个本地方法。

Java栈都是向下生长的，而栈顶都显示在图的底部。当前正在执行的方法的栈帧则以浅色表示，对于一个正在运行Java方法的线程而言，PC寄存器总是指向下一条将被执行的指令。比如线程1和线程2都是以浅色显示的，由于线程3当前正在执行一个本地方法，因此，PC寄存器——以深色显示的那个，其值是不确定的。

数据类型

Java虚拟机是通过某些数据类型来执行计算的，数据类型可以分为两种：基本类型和引用类型，基本类型的变量持有原始值，而引用类型的变量持有引用值。

Java语言中的所有基本类型同样也都是Java虚拟机中的基本类型。但是boolean有点特别，虽然Java虚拟机也把boolean看做基本类型，但是指令集对boolean只有很有限的支持，当编译器把Java源代码编译为字节码时，它会用int或者byte来表示boolean。在Java虚拟机中，false是由整数零来表示的，所有非零整数都表示true，涉及boolean值的操作则会使用int。另外，boolean数组是当做byte数组来访问的，但是在“堆”区，也可以被表示为位域。

Java虚拟机还有一个只在内部使用的基本类型：returnAddress，Java程序员不能使用这个类型，这个基本类型被用来实现Java程序中的finally子句。该类型是jsr, ret以及jsr_w指令需要使用到的，值是JVM指令的操作码的指针。returnAddress类型不是简单意义上的数值，不属于任何一种基本类型，并且值是不能被运行中的程序所修改的。

Java虚拟机的引用类型被统称为“引用（reference）”，有三种引用类型：类类型、接口类型、以及数组类型，值都是对动态创建对象的引用。类类型的值是对类实例的引用；数组类型的值是对数组对象的引用，在Java虚拟机中，数组是个真正的对象；而接口类型的值，则是对实现了该接口的某个类实例的引用。还有一种特殊的引用值是null，表示该引用变量没有引用任何对象。

架构图汇总

一，java内存模型

由于java1.8对java内存模型进行了改动，我们这里分开来说明，首先来看java1.8之前的java内存模型。

1，java1.8之前的内存模型

关于java内存模型，有一点，要提一下，那就是，线程之间的通信机制。也就是说：线程之间是如何通信的？

答：共享内存和消息传递。

共享内存通信，指的是各线程之间通过共享内存这一块区域，来进行隐式通信。线程之间通过读写共享内存来进行通信。在java中，典型的应用就是通过共享对象来进行通信。这里要搞清楚2个概念，共享内存和本地内存。共享内存是各线程共享的公共区域。本地内存是线程独享的，其他线程不能访问。

消息传递通信，指的是线程之间必须通过明确的发送消息来进行显示通信。这种通信方式，线程之间没有共享对象，而是通过wait()、notify()等方法，显式的告诉其他线程来进行通信。

2，java1.8的内存模型

java1. 8移出了内存模型中的方法区，引入了元空间的概念。元空间使用的是操作系统的内存，而不是jvm内存。指定元空间的大小，通过下面这个jvm参数：

-XX:MetaspaceSize

还有一个关键点，就是常量池。在java1.7之前，常量池位于方法区。从java1.7开始，常量池位于堆中。

二，java对象的结构

java对象的结构

对象头的结构

Mark Word

三，双亲委派模型

什么是双亲委派模型？

为什么叫双亲委派模型？

双亲指的是谁？

四，类的生命周期

java类的生命周期：加载-连接-初始化-使用-卸载。

如下图：

五，Eureka架构图

这个架构图是结合源码画出的，个人觉得还是很不错的。

六，Kafka架构图

注意：只有broker和consumer需要向Zookeeper集群注册。生产者无需注册到Zookeeper。

七，Spring Cloud微服务架构图

java工作原理

Java工作原理

由四方面组成：

（1）Java编程语言

（2）Java类文件格式

（3）Java虚拟机

（4）Java应用程序接口

当编辑并运行一个Java程序时，需要同时涉及到这四种方面。使用文字编辑软件（例如记事本、写字板、UltraEdit等）或集成开发环境（Eclipse、MyEclipse等）在Java源文件中定义不同的类 ，通过调用类（这些类实现了Java API）中的方法来访问资源系统，把源文件编译生成一种二进制中间码，存储在class文件中，然后再通过运行与操作系统平台环境相对应的Java虚拟机来运行class文件，执行编译产生的字节码，调用class文件中实现的方法来满足程序的Java API调用 。

关于java内部结构图和java 图结构的介绍到此就结束了，不知道你从中找到你需要的信息了吗 ？如果你还想了解更多这方面的信息，记得收藏关注本站。