Спецификация виртуальной машины Java®

Java SE 21 Edition

Тим Линдхольм

Фрэнк Йеллин

Гилад Браха

Алекс Бакли

Даниэл Смит

23.08.2023

Правовая информация

Оглавление

1. Введение

1.1. Немного истории
1.2. Виртуальная машина Java
1.3. Структура спецификации
1.4. Обозначения
1.5. Обратная связь

2. Структура виртуальной машины Java

2.1. Формат файла class

2.2. Типы данных

2.3. Примитивные типы и значения

2.3.1. Целочисленные типы и значения
2.3.2. Типы и значения с плавающей точкой
2.3.3. Тип returnAddress и значения
2.3.4. Тип boolean

2.4. Ссылочные типы и значения

2.5. Области данных во время выполнения

2.5.1. Регистр pc
2.5.2. Стек виртуальной машины Java
2.5.3. Куча
2.5.4. Область методов
2.5.5. Пул констант во время выполнения
2.5.6. Стек методов нативных функций

2.6. Фреймы

2.6.1. Локальные переменные
2.6.2. Стек операндов
2.6.3. Динамическая привязка
2.6.4. Завершение вызова метода по нормальному пути
2.6.5. Завершение вызова метода с прерыванием

2.7. Представление объектов

2.8. Арифметика с плавающей точкой

2.9. Специальные методы

2.9.1. Методы инициализации экземпляров
2.9.2. Методы инициализации классов
2.9.3. Полиморфные методы подписи

2.10. Исключения

2.11. Краткое описание набора инструкций

2.11.1. Типы и виртуальная машина Java
2.11.2. Инструкции загрузки и сохранения
2.11.3. Арифметические инструкции
2.11.4. Инструкции преобразования типов
2.11.5. Создание и управление объектами
2.11.6. Инструкции управления стеком операндов
2.11.7. Инструкции передачи управления
2.11.8. Инструкции вызова и возврата методов
2.11.9. Бросание исключений
2.11.10. Синхронизация

2.12. Библиотеки классов

2.13. Публичный дизайн, приватная реализация

3. Компиляция для виртуальной машины Java

3.1. Формат примеров
3.2. Использование констант, локальных переменных и управляющих конструкций
3.3. Арифметика
3.4. Доступ к пулу констант во время выполнения
3.5. Более сложные примеры управления
3.6. Прием аргументов
3.7. Вызов методов
3.8. Работа с экземплярами классов
3.9. Массивы
3.10. Компиляция переключателей
3.11. Операции со стеком операндов
3.12. Бросание и обработка исключений
3.13. Компиляция finally
3.14. Синхронизация
3.15. Аннотации
3.16. Модули

4. Формат файла class

END_OF_DOCUMENT_MARKER

4.1. Структура ClassFile

4.2. Имена

4.2.1. Имена бинарных классов и интерфейсов
4.2.2. Неполные имена
4.2.3. Имена модулей и пакетов

4.3. Дескрипторы

4.3.1. Нотация грамматики
4.3.2. Дескрипторы полей
4.3.3. Дескрипторы методов

4.4. Пул констант

4.4.1. Структура CONSTANT_Class_info
4.4.2. Структуры CONSTANT_Fieldref_info, CONSTANT_Methodref_info и CONSTANT_InterfaceMethodref_info
4.4.3. Структура CONSTANT_String_info
4.4.4. Структуры CONSTANT_Integer_info и CONSTANT_Float_info
4.4.5. Структуры CONSTANT_Long_info и CONSTANT_Double_info
4.4.6. Структура CONSTANT_NameAndType_info
4.4.7. Структура CONSTANT_Utf8_info
4.4.8. Структура CONSTANT_MethodHandle_info
4.4.9. Структура CONSTANT_MethodType_info
4.4.10. Структуры CONSTANT_Dynamic_info и CONSTANT_InvokeDynamic_info
4.4.11. Структура CONSTANT_Module_info
4.4.12. Структура CONSTANT_Package_info

4.5. Поля

4.6. Методы

4.7. Атрибуты

4.7.1. Определение и именование новых атрибутов

4.7.2. Атрибут ConstantValue

4.7.3. Атрибут Code

4.7.4. Атрибут StackMapTable

4.7.5. Атрибут Exceptions

4.7.6. Атрибут InnerClasses

4.7.7. Атрибут EnclosingMethod

4.7.8. Атрибут Synthetic

4.7.9. Атрибут Signature

4.7.9.1. Подписи

4.7.10. Атрибут SourceFile

4.7.11. Атрибут SourceDebugExtension

4.7.12. Атрибут LineNumberTable

4.7.13. Атрибут LocalVariableTable

4.7.14. Атрибут LocalVariableTypeTable

4.7.15. Атрибут Deprecated

4.7.16. Атрибут RuntimeVisibleAnnotations

4.7.16.1. Структура element_value

4.7.17. Атрибут RuntimeInvisibleAnnotations

4.7.18. Атрибут RuntimeVisibleParameterAnnotations

4.7.19. Атрибут RuntimeInvisibleParameterAnnotations

4.7.20. Атрибут RuntimeVisibleTypeAnnotations

4.7.20.1. Объединение target_info
4.7.20.2. Структура type_path

4.7.21. Атрибут RuntimeInvisibleTypeAnnotations

4.7.22. Атрибут AnnotationDefault

4.7.23. Атрибут BootstrapMethods

4.7.24. Атрибут MethodParameters

4.7.25. Атрибут Module

4.7.26. Атрибут ModulePackages

4.7.27. Атрибут ModuleMainClass

4.7.28. Атрибут NestHost

4.7.29. Атрибут NestMembers

4.7.30. Атрибут Record

4.7.31. Атрибут PermittedSubclasses

4.8. Проверка формата

4.9. Ограничения на код виртуальной машины Java

4.9.1. Статические ограничения
4.9.2. Структурные ограничения

4.10. Верификация файлов class

4.10.1. Верификация с помощью проверки типов

4.10.1.1. Доступ к артефактам виртуальной машины Java
4.10.1.2. Система типов верификации
4.10.1.3. Представление инструкций
4.10.1.4. Фреймы карты стека и переходы типов
4.10.1.5. Проверка типов абстрактных и нативных методов
4.10.1.6. Проверка типов методов с кодом
4.10.1.7. Проверка типов инструкций загрузки и сохранения
4.10.1.8. Проверка типов для членов protected
4.10.1.9. Проверка типов инструкций

lcmp
lconst_<l>
ldc, ldc_w, ldc2_w
ldiv
lload, lload_<n>
lmul
lneg
lookupswitch
lor, lrem
lreturn
lshl, lshr, lushr
lstore, lstore_<n>
lsub, lxor
monitorenter, monitorexit
multianewarray
new
newarray
nop
pop, pop2
putfield
putstatic
return
saload
sastore
sipush
swap
tableswitch
wide

4.10.2. Проверка с помощью вывода типов

4.10.2.1. Процесс проверки с помощью вывода типов
4.10.2.2. Верификатор байткода
4.10.2.3. Значения типов long и double
4.10.2.4. Методы инициализации экземпляров и только что созданные объекты
4.10.2.5. Исключения и finally

4.11. Ограничения виртуальной машины Java

5. Загрузка, связывание и инициализация

5.1. Постоянный пул

5.2. Запуск виртуальной машины Java

5.3. Создание и загрузка

5.3.1. Загрузка с использованием загрузчика Bootstrap
5.3.2. Загрузка с помощью пользовательского загрузчика классов
5.3.3. Создание классов массивов
5.3.4. Ограничения загрузки
5.3.5. Получение класса из представления файла class
5.3.6. Модули и слои

5.4. Связывание

5.4.1. Верификация

5.4.2. Подготовка

5.4.3. Разрешение

5.4.3.1. Разрешение классов и интерфейсов
5.4.3.2. Разрешение полей
5.4.3.3. Разрешение методов
5.4.3.4. Разрешение методов интерфейса
5.4.3.5. Разрешение типов методов и дескрипторов методов
5.4.3.6. Разрешение динамически вычисляемых констант и мест вызова

5.4.4. Контроль доступа

5.4.5. Переопределение методов

5.4.6. Выбор методов

5.5. Инициализация

5.6. Связывание реализаций нативных методов

5.7. Завершение виртуальной машины Java

6. Набор команд виртуальной машины Java

6.1. Предположения: значение «должен»

6.2. Зарезервированные коды операций

6.3. Ошибки виртуальной машины

6.4. Формат описаний инструкций

mnemonic

6.5. Инструкции