双亲委派
- 向上委托，向下加载
- 收到加载任务后，先交给父类加载器，只有当父类加载器无法完成，才会执行加载
- 保证只有一个类加载器加载，避免重复加载
- 破坏：JDK 1.2后才使用，JDK 1.1的核心类没有通过双亲委派定义
如何判断两个Class对象是否相同
- class字节码相同
- classLoader相同
JVM运行数据区按线程使用情况分类
- 线程独享区域
- 虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器
- 不需要垃圾回收
- 线程共享区域
- 堆和方法区
- 垃圾回收、类的静态数据和对象
HotSpot
- JDK 1.6：字符串常量池在永久代
- JDK 1.7：依然有永久代，但字符串常量池在堆中
- JDK 1.8：不存在永久代
字符串常量池
- 节省内存空间，所有类共享一个字符串常量池
- 如何存数据
- 对象存储
- 快速搜索：StringTable（hashtable）
- StringTableSize：决定搜索效率
堆
- JVM中最大的一块内存
- GC最重要区域
- 堆的内存分配通过垃圾收集器实现
- JVM启动时实现
- 存什么
- JDK 1.6：对象、数组
- JDK 1.7+：对象、数组、字符串常量池、静态变量
- 参数
- -Xms：初始大小，单位m，g
- -Xmx：最大大小
- -XMn：新生代（年轻代）
- -XX:SurvivorRatio=8：年轻代中Eden与Servivor比例，默认为8：1
- -XX:PermSize：非堆内存初始大小，一般默认200m
- -XX:MaxPermSize：菲堆最大大小
- -XX:NewSize(-Xns)：年轻代内存初始大小
- -XX:MaxNewSize(-Xmn)：年轻代最大大小
- 分配原则
- 优先在Eden分配，如果Eden不足，进行一次MinorGC
- 大对象直接进入老年代（超过Eden一半）
- 长期存活对象进入老年代（15次GC未被回收）
- 年轻代没有空间存放的对象进入老年代
- 分配方式
- 指针碰撞：内存地址连续（年轻代）
- 空闲列表：内存地址不连续（老年代）
- 分配安全
- 虚拟机给A线程分配内存过程中，指针未修改，B线程可能同时使用了同一块内存
- CAS（乐观锁）：不加锁，假设没有冲突，如果冲突就重试，直到成功
- TLAB（本地线程分配缓冲）：每个线程预先分配一块内存
- 分配担保
- 当在新生代中无法分配内存时，把新生代对象转移到老年代，然后把新对象放入腾空的新生代
- 对象内存布局
- 对象头：锁信息、对象年龄、类型指针
- 实例数据：成员变量
- 对齐填充
程序计数器
- 当前线程执行下一个字节码的行号
- 用于线程切换后，能恢复到正确执行的位置
Java虚拟机栈
- 基于栈和基于寄存器
- 基于栈（操作数栈）：一个程序调用需要10个基于栈的指令，JVM一次编译，到处运行
- 基于寄存器：同样的一个程序调用只需要两三个基于寄存器的调用，和操作系统有关
- 栈帧
- 支持虚拟机进行方法执行的数据结构
- 存储方法的局部变量表、操作数栈、动态链接、方法返回地址
- 局部变量表--冰箱；操作栈--盘子
- 方法调用时创建
- 操作数栈的每个元素可以是任意Java数据类型，32位数据类型占一个栈容量
- 每个栈帧都包含一个指向运行时常量池中该栈所属方法的符号引用，可在类加载阶段或第一次使用时转换为直接引用（静态解析），或每次运行时转换为直接引用（动态连接）
- 静态解析：直接引用，即对应方法的内存地址
- 动态链接：class文件中，一个方法调用其他方法，需要将方法的符号引用转化为内存地址的直接引用。类中调用父类方法，运行时执行子类方法（多态）
- 方法返回：把当前栈帧出栈。正常完成出口 / 异常完成出口
本地方法栈
- 直接操作硬件，C++方法
方法执行
- 先由Java编译器编译为Java字节码，再由Java解释器逐条解释，或对热点代码由JIT编译器编译运行
- 热点代码：被多次调用的方法；被多次执行的循环体
- 方法调用计数器：先检查是否存在已编译版本，否则方法调用次数加1，超过阈值则启动编译
- 加载存储指令
- 将一个局部变量表加载到操作数栈：load系列
- 将一个数值从操作数栈加载到局部变量表：store系列
- 将一个常量加载到操作数栈：const系列、push系列、ldc系列
- JIT运行方式
- Server模式，Client模式
- 优化
- 公共子表达式消除
- 方法内联
- 逃逸分析（存在逃逸则无法优化）
- 栈上内存分配
- 标量替换
- 同步锁消除
方法调用
- 常见方法调用类型
- 私有方法：与类绑定，编译时确定
- 构造方法：与类绑定，编译时确定
- 静态方法：与类绑定，编译时确定
- 成员方法：不与类绑定，运行时确定
- 接口方法：不与类绑定，运行时确定
- 编译看左边，运行看右边
- 重载与重写
- 重写（overwrite）：也叫方法覆盖，继承或实现关系下，子类和父类方法描述符（参数和返回值）一致，方法名称一致
- 重载（overloading）：在同一个类中，方法名称一致，方法参数（类型和顺序）不一致，不关心返回值
- 可理解为运行时重新加载，即编译时按左边类，运行时才加载右边真正类型
- 静态绑定和动态绑定
- 通过类名、方法名、方法描述符识别方法
- 属性看左，方法看右
- 通过父类引用访问子类的属性，需要强制转型
- 方法调用指令
- invokevirtual：调用非静态非私有方法（多态）
- invokeinterface：调用接口方法（多态）
- invokespecial：调用非静态私有方法、构造方法
- invokestatic：调用静态方法
- invokedynamic
- 方法调用过程
- 静态绑定方法：直接在运行时常量池找到引用
- 动态绑定方法：根据父类方法表确定要查找的方法索引（编译看左），从子类方法表中开始，找不到再去父方法表找
- 虚分配
- Father father = new Son();
- father指针指向son对象
- 根据本地变量表，找调用该虚方法的对象
- 取出对象头中的类型指针，找到Class对象
- 找到Class对象后，找到对应的虚方法表
- 找到对应的方法，进行方法调用
- 如果找不到，则去父类对象查找，最终找不到则报错
public class DynamicCall01 {
public static void main(String[] args) {
Father father = new Son();
// 多态,发生方法重载
father.f1();
// 打印结果： Son-f1()
char c = 'a';
father.f1(c);
// 打印结果： father-f1() para-int 97
}
}
// 被调用的父类
class Father {
public void f1() {
System.out.println("father-f1()");
}
public void f1(int i) {
System.out.println("father-f1() para-int " + i);
}
}
// 被调用的子类
class Son extends Father {
public void f1() {
// 覆盖父类的方法
System.out.println("Son-f1()");
}
public void f1(char c) {
System.out.println("Son-s1() para-char " + c);
}
}
-
- 例题
- 对于father.f1()，子类父类都有，在各自方法表中是独立的两项（编号相同），编译期间无法确定，故在运行时根据创建的对象，发生重载
- 对于father.f1(c)，f(char)父类没有，编译时将char自动转型为int，而f(int)只有父类有，子类直接继承，也不会写在子类方法表中，故不会发生重载。如果Son中也有f1(int i)，则会发生重载
- 子类对象通过父类引用调用的方法，必须在父类中出现过，否则编译无法通过
- 例题
- 内联缓存
- 加快动态绑定的优化技术
垃圾回收
- 标记阶段
- 引用计数：实现简单，无法处理循环引用问题。Python采用
- 可达性分析：枚举GC Roots-->STW-->追踪标记。Java采用
- 回收过程
- 第一次判断：使用可达性分析后，判断对象不可达
- 第二次判断：finalize()，重新建立可达性关联，否则会被第二次标记
- 垃圾清除阶段
- 标记-清除算法：效率不高，GC时需停止程序，清理后内存不连续
- 复制算法：没有标记和清除过程，效率高，空间连续，需要两倍空间（空间换时间），适用于新生代（存活对象少，垃圾对象多）
- 标记-压缩算法：适用于老年代（存活对象多）
- 垃圾回收器
- 按执行方式分类
- 串行回收器：Serial、Serial Old
- 并行回收器：ParNew、Parallel Scavenge、Parallel Old
- 并发回收器：CMS、G1
- 按垃圾分代关系
- 新生代收集器：Serial、ParNew、Parallel Scavenge
- 老年代收集器：Serial Old、Parallel Old、CMS
- 整堆收集器：G1
- 性能指标
- 吞吐量：运行用户代码时间/（运行用户代码时间+垃圾收集时间）【高吞吐，后台】
- 暂停时间：应用程序线程暂停，GC线程执行的时间段【低延迟，页面】
- CMS
- 低延迟
- 标记-清除算法
- 不能和PS配合
- 初始标记->并发标记->重新标记->并发清除
- 按执行方式分类