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java虚拟机知识点有哪些

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1. java 虚拟机结构

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2. 整数在java虚拟机中的表示

整数在java虚拟机中以补码的形式保存，

  • 原码：所谓原码，就是符号位加上数字的二进制表示，以int为例，第1位表示符号位（正数或负数），其余31位表示该数字的二进制值。

  • 反码：所谓反码，就是符号位不变，其余位取反。

  • 补码：负数的补码就是反码加1，正数的补码就是原码本身。

在java中，可以使用位运算查看整数中每一位的实际值，代码如下：

// 打印 -10 在虚拟机内的实际表示
public static void main(String[] args) {
    int a = -10;
    for(int i = 0; i < 32; i++) {
        int t = (a & 0x8000_0000 >>> i) >>> (31 - i);
        System.out.print(t);
    }
}

这段程序的基本思想是，进行32次循环，每次循环取出int值中的一位，第3行的 0x8000_0000 是一个首位为1，其余位为0的整数，通过右移i位，定位到要获取的第i位，并将除该位外的其他位统一设置为0，而该位不变，最近将该位移至最右，并进行输出。

使用补码的好处

  • 可以统一数字0的表示。0既是非正数，又是非负数，使用原码表示时符号位难以确定，把0归入正数或者负数得到的原码是不同的。但是使用补码表示时，无论把0归入正数还是负数都会得到相同的结果。

  • 使用补码可以简化整数的加减法计算，将减法计算视为加法计算，实现减法和加法的完全统一，实现正数和负数加法的统一。

3. 浮点数在java虚拟机中的表示

在java虚拟机中，浮点数有float和double两种，分别是32位和64位浮点数。浮点数在java虚拟机中表示比整数略显复杂。目前使用最为广泛的是由 IEEE 754 定义的浮点数格式。

在IEEE 754的定义中，一个浮点数由3部分组成：符号位、指数位 和 尾数位。以32位float类型为例，符号位占1位，表示正负数，指数位占8位，尾数为点剩余23位。

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  • 31位为符号位：0表示正数，1表示负数

  • 31~23位：共8位表示指数位，内存存储数据从0~2^8-1=255，由于指数可以是正也可以是负，所以指数位采用移位存储表示数据，8位有符号有可表示数据从-128~127，所以指数位表示的实际指数应该是无符号位数减去127，例如0000 0000表示为0-127=-127，1111 1111表示为255-127=128，1000 0001表示为129-127=2

  • 22~0位：共23位表示尾数位，内存存储数据从0~2^23-1=8388607

在java中，使用Float.floatToRawIntBits()函数可以获得一个单精度浮点数的 IEEE 754 表示，如下：

public static void main(String[] args) {
    float a = -5;
    System.out.println(Integer.toBinaryString(Float.floatToIntBits(a)));
}

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