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  • Java 内存架构

    a)        执行。

    main()作为该程序的初始线的起点。无论由线程开始在其他线程。

    JVM有两个内螺纹:守护线程和非守护线程,main()它是一个非守护线程。常由JVM自己使用。java程序也能够标明自己创建的线程是守护线程

    b)        消亡。当程序中的全部非守护线程都终止时,JVM才退出;若安全管理器同意,程序也能够使用Runtime类或者System.exit()来退出

    2.      JVM执行引擎实例则相应了属于用户执行程序的线程它是线程级别的

    一、            JVM的体系结构

     

    1.      类装载器(ClassLoader)(用来装载.class文件)

    2.      运行引擎(运行字节码,或者运行本地方法)

    3.      执行时数据区(方法区、堆、java栈、PC寄存器、本地方法栈)

     

    二、            JVM类载入器

    JVM整个类载入过程的步骤:

    1.       装载

    装载过程负责找到二进制字节码并载入至JVM中,JVM通过类名、类所在的包名通过ClassLoader来完毕类的载入,相同。也採用以上三个元素来标识一个被载入了的类:类名+

    包名+ClassLoader实例ID。

    2.       链接

    链接过程负责对二进制字节码的格式进行校验、初始化装载类中的静态变量以及解析类中调用的接口、类。

    完毕校验后,JVM初始化类中的静态变量。并将其值赋为默认值。

    最后对类中的全部属性、方法进行验证,以确保其须要调用的属性、方法存在,以及具备应的权限(比如public、private域权限等)。会造成NoSuchMethodError、NoSuchFieldError等错误信息。

    3.       初始化

    初始化过程即为运行类中的静态初始化代码、构造器代码以及静态属性的初始化,在四种情况下初始化过程会被触发运行:

    调用了new;

    反射调用了类中的方法。

    子类调用了初始化;

    JVM启动过程中指定的初始化类。

    JVM类载入顺序:

    JVM两种类装载器包含:启动类装载器和用户自己定义类装载器。

    启动类装载器是JVM实现的一部分;

    用户自己定义类装载器则是Java程序的一部分,必须是ClassLoader类的子类。

    JVM装载顺序:

             Jvm启动时,由Bootstrap向User-Defined方向载入类;

             应用进行ClassLoader时,由User-Defined向Bootstrap方向查找并载入类;

    1.       Bootstrap ClassLoader

    这是JVM的根ClassLoader。它是用C++实现的。JVM启动时初始化此ClassLoader。并由此ClassLoader完毕$JAVA_HOME中jre/lib/rt.jar(Sun JDK的实现)中全部class文件的载入,这个jar中包括了java规范定义的全部接口以及实现。

    2.       Extension ClassLoader

    JVM用此classloader来载入扩展功能的一些jar包。

    3.       System ClassLoader

    JVM用此classloader来载入启动參数中指定的Classpath中的jar包以及文件夹,在Sun JDK中ClassLoader相应的类名为AppClassLoader。

    4.       User-Defined ClassLoader

    User-DefinedClassLoader是Java开发者继承ClassLoader抽象类自行实现的ClassLoader,基于自己定义的ClassLoader可用于载入非Classpath中的jar以及文件夹。

    ClassLoader抽象类的几个关键方法:

    (1)       loadClass

    此方法负责载入指定名字的类,ClassLoader的实现方法为先从已经载入的类中寻找,如没有则继续从parent ClassLoader中寻找。如仍然没找到。则从SystemClassLoader中寻找,最后再调用findClass方法来寻找,如要改变类的载入顺序,则可覆盖此方法

    (2)       findLoadedClass

    此方法负责从当前ClassLoader实例对象的缓存中寻找已载入的类。调用的为native的方法。

    (3)       findClass

    此方法直接抛出ClassNotFoundException,因此须要通过覆盖loadClass或此方法来以自己定义的方式载入对应的类。

    (4)       findSystemClass

    此方法负责从System ClassLoader中寻找类,如未找到,则继续从BootstrapClassLoader中寻找,如仍然为找到,则返回null。

    (5)       defineClass

    此方法负责将二进制的字节码转换为Class对象

    (6)       resolveClass

    此方法负责完毕Class对象的链接。如已链接过。则会直接返回。

     

    三、            JVM运行引擎

    在运行方法时JVM提供了四种指令来运行:

    (1)invokestatic:调用类的static方法

    (2)invokevirtual:调用对象实例的方法

    (3)invokeinterface:将属性定义为接口来进行调用

    (4)invokespecial:JVM对于初始化对象(Java构造器的方法为:<init>)以及调用对象实例中的私有方法时。

    基本的运行技术有:

    解释。即时编译,自适应优化、芯片级直接运行

    (1)解释属于第一代JVM,

    (2)即时编译JIT属于第二代JVM,

    (3)自适应优化(眼下Sun的HotspotJVM採用这样的技术)则吸取第一代JVM和第二代

    JVM的经验,採用两者结合的方式

    開始对全部的代码都採取解释运行的方式,并监视代码运行情况。然后对那些常常调用的方法启动一个后台线程。将其编译为本地代码,并进行优化。若方法不再频繁使用,则取消编译过的代码,仍对其进行解释运行。

     

    四、            JVM执行时数据区

    第一块:PC寄存器

    PC寄存器是用于存储每一个线程下一步将运行的JVM指令,如该方法为native的,则PC寄存器中不存储不论什么信息。

    第二块:JVM栈

    JVM栈是线程私有的。每一个线程创建的同一时候都会创建JVM栈,JVM栈中存放的为当前线程中局部基本类型的变量(java中定义的八种基本类型:boolean、char、byte、short、int、long、float、double)、部分的返回结果以及Stack Frame。非基本类型的对象在JVM栈上仅存放一个指向堆上的地址

    第三块:堆(Heap)

    它是JVM用来存储对象实例以及数组值的区域。能够觉得Java中全部通过new创建的对象的内存都在此分配。Heap中的对象的内存须要等待GC进行回收。

    (1)       堆是JVM中全部线程共享的,因此在其上进行对象内存的分配均须要进行加锁。这也导致了new对象的开销是比較大的

    (2)       Sun Hotspot JVM为了提升对象内存分配的效率。对于所创建的线程都会分配一块独立的空间TLAB(Thread Local AllocationBuffer),其大小由JVM依据执行的情况计算而得,在TLAB上分配对象时不须要加锁,因此JVM在给线程的对象分配内存时会尽量的在TLAB上分配。在这样的情况下JVM中分配对象内存的性能和C基本是一样高效的。但假设对象过大的话则仍然是直接使用堆空间分配

    (3)       TLAB仅作用于新生代的Eden Space,因此在编写Java程序时,通常多个小的对象比大的对象分配起来更加高效。

    第四块:方法区域(Method Area)

    (1)在Sun JDK中这块区域相应的为PermanetGeneration,又称为持久代。

    (2)方法区域存放了所载入的类的信息(名称、修饰符等)、类中的静态变量、类中定义为final类型的常量、类中的Field信息、类中的方法信息。当开发者在程序中通过Class

    对象中的getName、isInterface等方法来获取信息时,这些数据都来源于方法区域,同一时候方法区域也是全局共享的,在一定的条件下它也会被GC。当方法区域须要使用的内存超过其同意的大小时,会抛出OutOfMemory的错误信息。

    第五块:执行时常量池(Runtime Constant Pool)

    存放的为类中的固定的常量信息、方法和Field的引用信息等。其空间从方法区域中分配。

    第六块:本地方法堆栈(Native Method Stacks)

    JVM採用本地方法堆栈来支持native方法的运行,此区域用于存储每一个native方法调用的状态。

     

    五、            JVM垃圾回收

    GC的基本原理:将内存中不再被使用的对象进行回收。GC中用于回收的方法称为收集器,因为GC须要消耗一些资源和时间。Java在对对象的生命周期特征进行分析后。依照新生代、旧生代的方式来对对象进行收集,以尽可能的缩短GC相应用造成的暂停

    (1)对新生代的对象的收集称为minor GC;

    (2)对旧生代的对象的收集称为Full GC;

    (3)程序中主动调用System.gc()强制运行的GC为Full GC。

    不同的对象引用类型,GC会採用不同的方法进行回收。JVM对象的引用分为了四种类型:

    (1)强引用:默认情况下。对象採用的均为强引用(这个对象的实例没有其它对象引用,GC时才会被回收)

    (2)软引用:软引用是Java中提供的一种比較适合于缓存场景的应用(仅仅有在内存不够用的情况下才会被GC)

    (3)弱引用:在GC时一定将会GC恢复

    (4)虚拟参考:是不是因为虚拟参考对象仅仅是为了学习GC

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