Значения целочисленных типов виртуальной машины Java:

Типы с плавающей точкой — это float и double, которые концептуально связаны со значениями и операциями формата IEEE 754 с одинарной точностью (32 бита) и двойной точностью (64 бита), как указано в Стандарте IEEE для двоичной арифметики с плавающей точкой (ANSI/IEEE Std. 754-1985, Нью-Йорк).

Стандарт IEEE 754 включает не только положительные и отрицательные числа со знаком и величиной, но также положительные и отрицательные нули, положительные и отрицательные бесконечности и специальное значение Не число (в дальнейшем сокращенно «NaN»). Значение NaN используется для представления результата некоторых недопустимых операций, таких как деление нуля на ноль.

Каждая реализация виртуальной машины Java обязана поддерживать два стандартных набора значений с плавающей точкой, называемые множеством значений float и множеством значений double. Кроме того, реализация виртуальной машины Java может по своему усмотрению поддерживать одно или оба расширенных набора значений с плавающей точкой с расширенным порядком, называемые множеством значений float с расширенным порядком и множеством значений double с расширенным порядком. Эти расширенные множества значений могут в определенных обстоятельствах использоваться вместо стандартных множеств значений для представления значений типа float или double.

Все конечные ненулевые значения любого набора значений с плавающей точкой могут быть выражены в форме s ⋅ m ⋅ 2^{(e − N + 1)}, где s равно +1 или −1, m — положительное целое число, меньшее 2^N, и e — целое число между E_min = −(2^K−1−2) и E_max = 2^K−1−1 включительно, и где N и K — параметры, зависящие от набора значений. Некоторые значения могут быть представлены в этой форме более чем одним способом; например, предположим, что значение v в наборе значений можно представить в этой форме, используя определенные значения для s, m и e, затем, если m четно, а e меньше 2^K-1, можно разделить m на 2 и увеличить e на 1, чтобы получить второе представление для того же значения v. Представление в этой форме называется нормализованным, если m ≥ 2^N-1; в противном случае представление называется денормализованным. Если значение в наборе значений нельзя представить таким образом, что m ≥ 2^N-1, то значение называется денормализованным значением, потому что оно не имеет нормализованного представления.

Ограничения на параметры N и K (и на производные параметры E_min и E_max) для двух требуемых и двух необязательных наборов значений с плавающей точкой приведены в Таблице 2.3.2-A.

Если реализация поддерживает один или оба расширенных набора значений с плавающей точкой, то для каждого поддерживаемого расширенного набора значений с плавающей точкой существует определённая, зависящая от реализации, константа K, значение которой ограничено Таблицей 2.3.2-A; это значение K в свою очередь определяет значения для E_min и E_max.

Каждый из четырёх наборов значений включает не только конечные ненулевые значения, указанные выше, но также пять значений: положительный ноль, отрицательный ноль, положительная бесконечность, отрицательная бесконечность и NaN.

Обратите внимание, что ограничения в Таблице 2.3.2-A разработаны таким образом, что каждый элемент набора значений float обязательно также является элементом набора значений float с расширенным порядком, набора значений double и набора значений double с расширенным порядком. Аналогично, каждый элемент набора значений double обязательно также является элементом набора значений double с расширенным порядком. Каждый набор значений с расширенным порядком имеет больший диапазон значений порядка, чем соответствующий стандартный набор значений, но не имеет большей точности.

Элементы набора значений float — это ровно те значения, которые можно представить с помощью формата с плавающей точкой одинарной точности, определённого в стандарте IEEE 754, за исключением того, что существует только одно значение NaN (IEEE 754 определяет 2²⁴-2 различных значений NaN). Элементы набора значений double — это ровно те значения, которые можно представить с помощью формата с плавающей точкой двойной точности, определённого в стандарте IEEE 754, за исключением того, что существует только одно значение NaN (IEEE 754 определяет 2⁵³-2 различных значений NaN). Обратите, однако, внимание, что элементы наборов значений float с расширенным порядком и double с расширенным порядком, определённые здесь, не соответствуют значениям, которые можно представить с использованием расширенных форматов с плавающей точкой одинарной и двойной точности IEEE 754 соответственно. В этом документе не указывается определённое представление значений наборов значений с плавающей точкой, кроме случаев, когда значения с плавающей точкой должны быть представлены в формате файла class (§4.4.4, §4.4.5).

Наборы значений float, float с расширенным порядком, double и double с расширенным порядком — это не типы. Для реализации виртуальной машины Java всегда корректно использовать элемент набора значений float для представления значения типа float; однако в некоторых контекстах реализация может использовать элемент набора значений float с расширенным порядком вместо этого. Аналогично, всегда корректно использовать элемент набора значений double для представления значения типа double; однако в некоторых контекстах реализация может использовать элемент набора значений double с расширенным порядком вместо этого.

За исключением NaN, значения наборов значений с плавающей точкой упорядочены. При упорядочении от наименьшего к наибольшему они представляют собой отрицательную бесконечность, отрицательные конечные значения, положительный и отрицательный ноль, положительные конечные значения и положительную бесконечность.

Положительный ноль с плавающей точкой и отрицательный ноль с плавающей точкой сравниваются как равные, но существуют и другие операции, которые могут их различать; например, деление 1.0 на 0.0 даёт положительную бесконечность, но деление 1.0 на -0.0 даёт отрицательную бесконечность.

NaN не упорядочены, поэтому числовые сравнения и проверки на числовое равенство имеют значение false, если один или оба операнда равны NaN. В частности, проверка числового равенства значения самому себе имеет значение false тогда и только тогда, когда значение равно NaN. Проверка числового неравенства имеет значение true, если один из операндов равен NaN.

Тип returnAddress используется инструкциями виртуальной машины Java jsr, ret и jsr_w (§jsr, §ret, §jsr_w). Значения типа returnAddress — указатели на коды инструкций виртуальной машины Java. В отличие от числовых примитивных типов, тип returnAddress не соответствует ни одному типу языка программирования Java и не может быть изменён работающей программой.

Хотя виртуальная машина Java определяет тип boolean, она предоставляет лишь очень ограниченную поддержку для него. Нет инструкций виртуальной машины Java, посвященных исключительно операциям над значениями boolean. Вместо этого выражения на языке программирования Java, работающие со значениями boolean, компилируются с использованием значений типа данных int виртуальной машины Java.

Виртуальная машина Java напрямую поддерживает массивы типа boolean. Инструкция newarray (§newarray) позволяет создавать массивы boolean. Массивы типа boolean обращаются к ним и изменяют их с помощью инструкций для массивов byte baload и bastore (§baload, §bastore).

В реализации виртуальной машины Java от Oracle, массивы boolean на языке программирования Java закодированы как массивы виртуальной машины byte, используя 8 бит на каждый элемент boolean.

Виртуальная машина Java кодирует компоненты массива boolean, используя 1 для представления true и 0 для представления false. Где компиляторы языка программирования Java отображают значения boolean на значения типа виртуальной машины int, компиляторы должны использовать то же кодирование.

Виртуальная машина Java может поддерживать множество потоков выполнения одновременно (JLS §17). Каждый поток виртуальной машины Java имеет свой собственный регистр pc (счётчик команд). В любой момент каждый поток виртуальной машины Java выполняет код одного метода, а именно текущего метода (§2.6) для этого потока. Если этот метод не native, то регистр pc содержит адрес инструкции виртуальной машины Java, которая в данный момент выполняется. Если метод, который в данный момент выполняется потоком, native, то значение регистра виртуальной машины pc не определено. Регистр виртуальной машины pc достаточно широк, чтобы содержать returnAddress или указатель нативный на конкретной платформе.

Каждый поток виртуальной машины Java имеет свой собственный частный стек виртуальной машины Java, создаваемый одновременно с потоком. Стек виртуальной машины Java хранит фреймы (§2.6). Стек виртуальной машины Java аналогичен стеку традиционного языка программирования, такого как C: он хранит локальные переменные и частичные результаты, играет роль в вызове и возврате методов. Поскольку стек виртуальной машины Java никогда не манипулируется напрямую, кроме как для помещения и извлечения фреймов, фреймы могут быть выделены в куче. Память для стека виртуальной машины Java не обязательно должна быть непрерывной.

В первом издании спецификации виртуальной машины The Java® Virtual Machine Specification стек виртуальной машины Java был известен как стек Java.

Данная спецификация допускает, что стеки виртуальной машины Java могут иметь фиксированный размер или динамически расширяться и сжиматься по мере необходимости для вычислений. Если стеки виртуальной машины Java имеют фиксированный размер, размер каждого стека виртуальной машины Java может выбираться независимо при создании этого стека.

Реализация виртуальной машины Java может предоставить программисту или пользователю контроль над начальным размером стеков виртуальной машины Java, а также, в случае динамического расширения или сжатия стеков виртуальной машины Java, контроль над максимальным и минимальным размерами.

Следующие исключительные ситуации связаны со стеками виртуальной машины Java:

Виртуальная машина Java имеет кучу, которая используется всеми потоками виртуальной машины Java. Куча – это область данных во время выполнения, из которой выделяется память для всех экземпляров классов и массивов.

Куча создаётся при запуске виртуальной машины. Хранение объектов в куче восстанавливается системой автоматического управления памятью (известной как мусорный сборщик); объекты никогда не освобождаются явно. Виртуальная машина Java не предполагает определённого типа системы автоматического управления памятью, и метод управления памятью может быть выбран в соответствии с системными требованиями реализатора. Куча может иметь фиксированный размер или может расширяться по мере необходимости для вычислений и может сжиматься, если большая куча становится не нужна. Память для кучи не обязательно должна быть непрерывной.

Реализация виртуальной машины Java может предоставить программисту или пользователю контроль над начальным размером кучи, а также, если куча может быть динамически расширена или сжата, контроль над максимальным и минимальным размером кучи.

Следующее исключительное условие связано с кучей:

Виртуальная машина Java имеет область методов, которая используется всеми потоками виртуальной машины Java. Область методов аналогична области хранения скомпилированного кода традиционного языка или аналогична сегменту «текст» в процессе операционной системы. Она хранит структуры по классам, такие как пул постоянных значений во время выполнения, данные полей и методов, и код методов и конструкторов, включая специальные методы, используемые при инициализации класса и интерфейса, и при инициализации экземпляра (§2.9).

Область методов создается при запуске виртуальной машины. Хотя область методов логически является частью кучи, простые реализации могут выбрать не выполнять сборку мусора или уплотнение. Данная спецификация не предписывает расположение области методов или политики, используемые для управления скомпилированным кодом. Область методов может иметь фиксированный размер или может расширяться по мере необходимости для вычислений и может сжиматься, если большая область методов становится не нужна. Память для области методов не обязательно должна быть непрерывной.

Реализация виртуальной машины Java может предоставить программисту или пользователю контроль над начальным размером области методов, а также, в случае области методов переменного размера, контроль над максимальным и минимальным размером области методов.

Следующее исключительное условие связано с областью методов:

Пул постоянных значений во время выполнения – это представление во время выполнения по классу или интерфейсу таблицы constant_pool в файле class (§4.4). Он содержит несколько типов констант, начиная от числовых литералов, известных на этапе компиляции, до ссылок на методы и поля, которые должны быть разрешены во время выполнения. Пул постоянных значений во время выполнения выполняет функцию, аналогичную таблице символов для традиционного языка программирования, хотя он содержит более широкий спектр данных, чем типичная таблица символов.

Каждый пул постоянных значений во время выполнения выделяется из области методов виртуальной машины Java (§2.5.4). Пул постоянных значений во время выполнения для класса или интерфейса создаётся при создании класса или интерфейса (§5.3) виртуальной машиной Java.

Следующее исключительное условие связано с построением пула постоянных значений во время выполнения для класса или интерфейса:

См. §5 (Загрузка, привязка и инициализация) для информации о построении пула постоянных значений во время выполнения.

Реализация Java Virtual Machine может использовать обычные стеки, разговорно называемые "C-стеками", для поддержки native методов (методы, написанные на языке, отличном от языка программирования Java). Стеки нативных методов также могут использоваться реализацией интерпретатора набора инструкций Java Virtual Machine на языке, таком как C. Реализации Java Virtual Machine, которые не могут загрузить native методы и не полагаются сами на обычные стеки, не обязаны предоставлять стеки нативных методов. Если они предоставляются, стеки нативных методов обычно выделяются на каждый поток при создании каждого потока.

Этот спецификация допускает, что стеки нативных методов могут быть либо фиксированного размера, либо динамически расширяться и сжиматься по мере необходимости вычисления. Если стеки нативных методов имеют фиксированный размер, размер каждого стека нативных методов может выбираться независимо при создании этого стека.

Реализация Java Virtual Machine может предоставить программисту или пользователю контроль над начальным размером стеков нативных методов, а также, в случае стеков нативных методов переменного размера, контроль над максимальным и минимальным размерами стека методов.

Следующие исключительные ситуации связаны со стеками нативных методов:

Каждый фрейм (§2.6) содержит массив переменных, известный как его локальные переменные. Длина массива локальных переменных фрейма определяется во время компиляции и предоставляется в двоичном представлении класса или интерфейса вместе с кодом метода, связанного с фреймом (§4.7.3).

Одна локальная переменная может содержать значение типа boolean, byte, char, short, int, float, reference или returnAddress. Пара локальных переменных может содержать значение типа long или double.

Локальные переменные адресуются по индексу. Индекс первой локальной переменной равен нулю. Целое число рассматривается как индекс в массиве локальных переменных только в том случае, если это целое число находится между нулём и размером массива локальных переменных минус единица.

Значение типа long или типа double занимает две последовательные локальные переменные. Такое значение может быть адресовано только с использованием меньшего индекса. Например, значение типа double, хранящееся в массиве локальных переменных по индексу n, фактически занимает локальные переменные с индексами n и n+1; однако, локальную переменную по индексу n+1 нельзя загружать. Она может быть записана. Однако при этом аннулируется содержимое локальной переменной n.

Виртуальная машина Java не требует, чтобы n было чётным. Проще говоря, значения типов long и double не обязаны быть выровнены по 64 битам в массиве локальных переменных. Реализаторы могут самостоятельно выбрать подходящий способ представления таких значений, используя две локальные переменные, зарезервированные для значения.

Виртуальная машина Java использует локальные переменные для передачи параметров при вызове метода. При вызове метода класса любые параметры передаются в последовательные локальные переменные, начиная с локальной переменной 0. При вызове метода экземпляра локальная переменная 0 всегда используется для передачи ссылки на объект, к которому применяется метод экземпляра (this на языке программирования Java). Любые параметры затем передаются в последовательные локальные переменные, начиная с локальной переменной 1.

Каждый фрейм (§2.6) содержит стек, работающий по принципу «последним вошел — первым вышел» (LIFO), известный как его операторный стек. Максимальная глубина операционного стека фрейма определяется во время компиляции и предоставляется вместе с кодом метода, связанного с фреймом (§4.7.3).

Когда контекст понятен, мы иногда будем называть операционный стек текущего фрейма просто операционным стеком.

Операторный стек пуст, когда фрейм, который его содержит, создан. Виртуальная машина Java предоставляет инструкции для загрузки констант или значений из локальных переменных или полей в операционный стек. Другие инструкции виртуальной машины Java берут операнды из операционного стека, выполняют операции над ними и помещают результат обратно в операционный стек. Операторный стек также используется для подготовки параметров для передачи методам и получения результатов методов.

Например, инструкция iadd (§iadd) складывает два значения int. Она требует, чтобы два значения int, которые нужно сложить, были двумя верхними значениями операционного стека, помещёнными туда предыдущими инструкциями. Оба значения int извлекаются из операционного стека. Они складываются, и их сумма помещается обратно в операционный стек. Подвычисления могут быть вложены в операционном стеке, что приводит к значениям, которые могут использоваться в охватывающем вычислении.

Каждый элемент операционного стека может содержать значение любого типа виртуальной машины Java, включая значение типа long или типа double.

Значения из операционного стека должны обрабатываться соответствующим их типам образом. Например, нельзя поместить два значения int и затем обрабатывать их как long, или поместить два значения float и затем складывать их с инструкцией iadd. Небольшое количество инструкций виртуальной машины Java (инструкции dup (§dup) и swap (§swap)) оперируют областями данных во время выполнения как сырыми значениями, не учитывая их конкретные типы; эти инструкции определены таким образом, что они не могут использоваться для изменения или разделения отдельных значений. Эти ограничения на манипуляции операционным стеком контролируются проверкой файлов class (§4.10).

В любой момент времени у операционного стека есть связанная глубина, где значение типа long или double вносит два единицы в глубину, а значение любого другого типа вносит одну единицу.

Каждый фрейм (§2.6) содержит ссылку на пул постоянных значений выполнения (§2.5.5) для типа текущего метода для поддержки динамической ссылки на код метода. Код метода файла class ссылается на вызываемые методы и переменные через символические ссылки. Динамическая ссылка преобразует эти символические ссылки на метод в конкретные ссылки на метод, загружая классы по мере необходимости для разрешения пока ещё неопределённых символов и преобразует обращения к переменным в соответствующие смещения в структурах хранения, связанных с местоположением этих переменных во время выполнения.

Эта поздняя привязка методов и переменных делает менее вероятным, что изменения в других классах, которые использует метод, повредят этот код.

Вызов метода завершается нормально, если этот вызов не вызывает исключение (§2.10), которое выбрасывается либо напрямую из виртуальной машины Java, либо в результате выполнения явного throw оператора. Если вызов текущего метода завершается нормально, то вызываемому методу может быть возвращено значение. Это происходит, когда вызываемый метод выполняет одну из инструкций возврата (§2.11.8), выбор которой должен быть соответствующим типу возвращаемого значения (если оно есть).

В этом случае текущий фрейм (§2.6) используется для восстановления состояния вызывающего метода, включая его локальные переменные и стек операндов, при этом счётчик команд вызывающего метода увеличивается соответствующим образом, чтобы перейти за инструкцию вызова метода. Затем выполнение продолжается нормально в фрейме вызывающего метода со возвращаемым значением (если оно есть), помещённым в стек операндов этого фрейма.

Вызов метода завершается с прерыванием, если выполнение инструкции виртуальной машины Java внутри метода вызывает бросок исключения (§2.10) виртуальной машиной Java, и это исключение не обрабатывается внутри метода. Выполнение инструкции athrow (§athrow) также вызывает явное исключение, и если исключение не перехватывается текущим методом, то происходит прерывание вызова метода. Вызов метода, который завершается с прерыванием, никогда не возвращает значение вызывающему методу.

Инструкции загрузки и хранения передают значения между локальными переменными (§2.6.1) и стеком операндов (§2.6.2) кадра виртуальной машины Java (§2.6):

Инструкции, которые обращаются к полям объектов и элементам массивов (§2.11.5), также передают данные в стек операндов и из него.

Мнемоники инструкций, показанные выше с заключительными буквами в угловых скобках (например, iload_<n>), обозначают семейства инструкций (с членами iload_0, iload_1, iload_2 и iload_3 в случае iload_<n>). Такие семейства инструкций являются специализациями дополнительной универсальной инструкции (iload), которая принимает один операнд. Для специализированных инструкций операнд подразумевается и не нужно хранить или извлекать. Семантика в остальном одинакова (iload_0 означает то же самое, что и iload с операндом 0). Буква между угловыми скобками указывает тип подразумеваемого операнда для этого семейства инструкций: для <n> - неотрицательное целое число; для <i> - int; для <l> - long; для <f> - float; и для <d> - double. Формы для типа int используются во многих случаях для выполнения операций со значениями типа byte, char и short (§2.11.1).

Эта нотация для семейств инструкций используется на протяжении всего этого спецификационного документа.

Арифметические инструкции вычисляют результат, который обычно является функцией двух значений в стеке операндов, возвращая результат в стек операндов. Есть два основных типа арифметических инструкций: те, которые работают со значениями целого типа, и те, которые работают с плавающей точкой. В каждом из этих типов арифметические инструкции специализируются на числовых типах виртуальной машины Java. Прямой поддержки арифметики целых чисел для значений типа byte, short и char (§2.11.1) или для значений типа boolean нет; эти операции обрабатываются инструкциями, работающими с типом int. Инструкции целых чисел и чисел с плавающей запятой также отличаются по своему поведению при переполнении и делении на ноль. Арифметические инструкции следующие:

Семантика операторов языка программирования Java над значениями целого и плавающего типа (JLS §4.2.2, JLS §4.2.4) непосредственно поддерживаются семантикой набора команд виртуальной машины Java.

Виртуальная машина Java не указывает переполнение во время операций над типами данных целого числа. Единственными операциями с целыми числами, которые могут вызвать исключение, являются инструкции целочисленного деления (idiv и ldiv) и инструкции целочисленного остатка (irem и lrem), которые вызывают исключение ArithmeticException, если делитель равен нулю.

Операции виртуальной машины Java с числами с плавающей запятой ведут себя в соответствии со спецификацией IEEE 754. В частности, виртуальная машина Java требует полной поддержки денормализованных чисел с плавающей запятой IEEE 754 и постепенного переполнения, что облегчает доказательство желаемых свойств конкретных численных алгоритмов.

Виртуальная машина Java требует, чтобы арифметика с плавающей запятой вела себя так, как будто каждый оператор с плавающей запятой округлял свой результат с плавающей запятой до точности результата. Результаты с неточностью должны быть округлены до ближайшего представимого значения, близкого к бесконечно точному результату; если два ближайших представимых значения находятся одинаково близко, выбирается то, у которого наименее значимый бит равен нулю. Это стандартный режим округления IEEE 754, известный как режим округления к ближайшему значению.

Виртуальная машина Java использует режим округления к нулю IEEE 754 при преобразовании значения с плавающей запятой в целое число. Это приводит к усечению числа; любые биты значащего разряда, представляющие дробную часть значения операнда, отбрасываются. Режим округления к нулю выбирает в качестве результата значение типа, ближайшее к, но не больше по величине, чем бесконечно точный результат.

Операторы с плавающей запятой виртуальной машины Java не вызывают исключений во время выполнения (не следует путать с исключениями с плавающей запятой IEEE 754). Операция, которая переполняется, дает бесконечность со знаком, операция, которая недополняется, дает денормализованное значение или нуль со знаком, а операция, результат которой не определен математически, дает NaN. Все числовые операции с NaN в качестве операнда дают NaN в качестве результата.

Сравнения значений типа long (lcmp) выполняют сравнение со знаком. Сравнения значений с плавающей точкой (dcmpg, dcmpl, fcmpg, fcmpl) выполняются с помощью несигнализирующих сравнений IEEE 754.

Инструкции преобразования типов позволяют преобразовывать числовые типы виртуальной машины Java. Их можно использовать для реализации явных преобразований в пользовательском коде или для смягчения отсутствия ортогональности в наборе инструкций виртуальной машины Java.

Виртуальная машина Java напрямую поддерживает следующие расширяющие числовые преобразования:

Инструкции расширяющего числового преобразования — i2l, i2f, i2d, l2f, l2d и f2d. Мемоники для этих кодов операций очевидны, учитывая соглашения об именовании для типизированных инструкций и использование иносказания 2 в значении «в». Например, инструкция i2d преобразует значение int в double.

Большинство расширяющих числовых преобразований не теряют информацию о величине числового значения в целом. Действительно, преобразования, расширяющие тип от int к long и от int к double, вообще не теряют никакой информации; числовое значение сохраняется точно. Преобразования, расширяющие тип от float к double, которые являются строго плавающими (§2.8.2), также сохраняют числовое значение точно; только такие преобразования, которые не являются строго плавающими, могут потерять информацию о величине преобразованного значения в целом.

Преобразования от int к float, от long к float или от long к double могут привести к потере точности, то есть к потере некоторых наименее значимых битов значения; результирующее значение с плавающей запятой — это корректно округленная версия целого значения, использующая режим округления до ближайшего значения по IEEE 754.

Несмотря на то, что может произойти потеря точности, расширяющие числовые преобразования никогда не приводят к тому, что виртуальная машина Java выбрасывает исключение во время выполнения (не путать с исключением обработки чисел с плавающей запятой IEEE 754).

Расширяющее числовое преобразование int в long просто расширяет знаковый разряд двухдополнительного представления значения int для заполнения более широкого формата. Расширяющее числовое преобразование char в целочисленный тип расширяет знаковый разряд представления значения char для заполнения более широкого формата.

Обратите внимание, что расширяющие числовые преобразования не существуют для целочисленных типов byte, char и short в тип int. Как указано в §2.11.1, значения типа byte, char и short неявно расширяются до типа int, что делает эти преобразования неявными.

Виртуальная машина Java также напрямую поддерживает следующие сужающие числовые преобразования:

Инструкции сужающего числового преобразования — i2b, i2c, i2s, l2i, f2i, f2l, d2i, d2l и d2f. Сужающее числовое преобразование может привести к значению с другим знаком, другой величиной порядка или тому и другому; при этом может потеряться точность.

Сужающее числовое преобразование значения int или long в целочисленный тип T просто отбрасывает все, кроме n младших битов, где n — количество битов, используемых для представления типа T. Это может привести к тому, что результирующее значение не будет иметь того же знака, что и входное значение.

При сужающем числовом преобразовании значения с плавающей запятой в целочисленный тип T, где T — либо int, либо long, значение с плавающей запятой преобразуется следующим образом:

Сужающее числовое преобразование от double до float выполняется в соответствии с IEEE 754. Результат округляется до ближайшего значения с использованием режима округления IEEE 754. Значение, слишком малое для представления как float, преобразуется в положительный или отрицательный ноль типа float; значение, слишком большое для представления как float, преобразуется в положительную или отрицательную бесконечность. double NaN всегда преобразуется в float NaN.

Несмотря на то, что могут произойти переполнение, недополнение или потеря точности, сужающие преобразования между числовыми типами никогда не приводят к тому, что виртуальная машина Java выбрасывает исключение во время выполнения (не путать с исключением обработки чисел с плавающей запятой IEEE 754).

Хотя классы экземпляров и массивы являются объектами, виртуальная машина Java создает и обрабатывает классы экземпляров и массивы с использованием отдельных наборов инструкций:

Несколько инструкций предназначены для непосредственного управления стеком операндов: pop, pop2, dup, dup2, dup_x1, dup2_x1, dup_x2, dup2_x2, swap.

Инструкции передачи управления условно или безусловно заставляют виртуальную машину Java продолжить выполнение с инструкцией, отличной от следующей за инструкцией передачи управления. Это:

В виртуальной машине Java существуют отдельные наборы инструкций, которые условно переходят по сравнению с данными типов int и reference. Также есть отдельные инструкции условного перехода, которые проверяют на null-ссылку, и поэтому не требуется указывать конкретное значение для null (§2.4).

Условные переходы по сравнениям между данными типов boolean, byte, char и short выполняются с помощью инструкций сравнения int (§2.11.1). Условный переход по сравнению между данными типов long, float или double инициируется с помощью инструкции, которая сравнивает данные и производит int результат сравнения (§2.11.3). Следующая инструкция сравнения int проверяет этот результат и выполняет условный переход. Из-за акцента на int сравнениях, виртуальная машина Java предоставляет богатый набор инструкций условного перехода для типа int.

Все int инструкции условной передачи управления выполняют сравнения со знаком.

Следующие пять инструкций вызывают методы:

Инструкции возврата метода, которые различаются по типу возвращаемого значения, — это ireturn (используется для возврата значений типов boolean, byte, char, short или int), lreturn, freturn, dreturn и areturn. Кроме того, инструкция return используется для возврата из методов, объявленных как void, методов инициализации экземпляров и методов инициализации классов или интерфейсов.

Исключение выбрасывается программно с помощью инструкции athrow. Исключения также могут быть сгенерированы различными инструкциями виртуальной машины Java, если они обнаруживают аномальное состояние.

Виртуальная машина Java поддерживает синхронизацию как методов, так и последовательностей инструкций внутри метода с помощью единственной конструкции синхронизации: монитора monitor.

Синхронизация на уровне метода выполняется неявно как часть вызова и возврата метода (§2.11.8). Метод с synchronized отличается в структуре method_info постоянной таблицы во время выполнения (§4.6) флагом ACC_SYNCHRONIZED, который проверяется инструкциями вызова метода. При вызове метода, для которого ACC_SYNCHRONIZED установлен, выполняющая нить входит в монитор, вызывает сам метод и выходит из монитора независимо от того, завершился ли вызов метода нормально или аномально. В течение времени, когда выполняющая нить владеет монитором, ни одна другая нить не может войти в него. Если исключение возникает во время вызова метода synchronized, и метод synchronized не обрабатывает это исключение, монитор для метода автоматически выходит из него, прежде чем исключение будет повторно выброшено из метода synchronized.

Синхронизация последовательностей инструкций обычно используется для кодирования блока synchronized языка программирования Java. Виртуальная машина Java предоставляет инструкции monitorenter и monitorexit для поддержки таких языковых конструкций. Правильная реализация блоков synchronized требует сотрудничества компилятора, нацеленного на виртуальную машину Java (§3.14).

Структурированное блокирование — это ситуация, когда во время вызова метода каждое завершение на данном мониторе соответствует предыдущему входу на этом мониторе. Поскольку нет гарантии, что весь код, представленный виртуальной машине Java, будет выполнять структурированное блокирование, реализации виртуальной машины Java могут, но не обязаны, обеспечивать выполнение обоих следующих двух правил, гарантирующих структурированное блокирование. Пусть T — это нить, а M — монитор. Тогда:

Обратите внимание, что вход и выход из монитора, выполняемые виртуальной машиной Java при вызове метода synchronized, считаются происходящими во время вызова вызывающего метода.