虚拟机
2021-08-31 17:25:22 1 举报
深入jvm虚拟机
作者其他创作
大纲/内容
1、遇到new：new关键字实例化对象getstatic：读取类的静态字段putstatic：设置类的静态字段invokestatic：调用类的静态方法（直接定义这个类的常量被使用，super class常量引用，初始化superclass，而不会初始化subclass）2、使用java.lang.reflect3、类初始化时，父类没有初始化，则优先初始化父类4、指定主类（包含main方法类）优先初始化5、1.7动态语言java.lang.invoke.MethodHandle
复制算法空间浪费
CMS
Java线程
栈帧
Java堆
CPU2
CPU3
GC线程2
常量池定位符号引用，检查引用类是否被加载、解析和初始化，如果没有，则需要进行加载
长期存活对象进入老年代
Serial
本地方法栈Native Method Stack
this
启动类加载Bootstrap ClassLoad
类型
名称
数量
u1
tag
1
u4
bytes
length
存活对象复制
Tenured generation
完成3件事1、通过一个类的全限定名来获取此类的二进制字节流2、将这个字节流代表的静态数据结构转换成方法区的运行时数据结构3、内存中生成代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区各种数据的访问入口二进制字节，可以是文件，网络来源非数组类加载方式：系统提供的引导类，用户自定义的类（重写类加载器的loadClass（）方法）数组类由虚拟机直接创建，数组类的元数据类最终还是由类加载器加载
操作数栈
新生代采取复制算法暂停所有用户线程
Stop The World
线程隔离的数据区
……
object 1
CPU1
用户线程1
程序计数器Program Counter Register
安全点
基于栈的解释器执行过程
确定在运行时，可确定、不变的运行版本，此类方法的调用，称为解析（编译器可知，运行期不可变）静态方法、私有方法、父类方法、实例构造方法类加载阶段把符号引用解析为该方法的直接引用（还有final方法）解析是一个静态过程，在编译时就确定
线程（Thread）
GC线程3
对象实例数据
对象的内存布局
Parallel Old
动态链接
标记
老年代采用标记整理算法暂停所有用户线程
用户线程3
Java栈本地变量表
1、字面量：文本字符串，final常量值2、符号引用：类和接口的全限定名，字段的名称和描述符，方法的名称和描述符虚拟机运行，先从常量池获得对应的符号引用，再在类创建时或运行时解析、翻译到具体的内存地址中
最终标记
Survivor空间
用户线程2
u2
index
int
tag值为7index指向字符串字面量的索引
并发标记
内存在实例化一个Class对象
安全区域
栈顶
类通过类加载器实现类的加载动作，两个类加载器不一致，则两个类必然不相同
类索引查找过程
本地方法库
应用程序类加载器
GC线程
volatile变量特殊规则
SafePoint
3
基于栈的字节码执行引擎
#1 CONSTANT_Class_info
index:2
当前栈帧Current Stack Frame
栈帧n
栈帧2
栈帧1
标记-清除算法内存不规整
java堆内存是否规整1、是，指针碰撞分配方式，Serial、ParNew等使用（Compact过程收集器）2、否，空闲列表分配方式，CMS等使用（Mark-Sweep算法收集器）并发指针安全，1、CAS+失败重试机制2、本地线程分配缓冲（TLAB)
Serial Old（MSC）
Parallel Scavenge
object 2
枚举根节点
CPU0
标记-整理算法
类型指针
方法退出：1、正常完成出口，2、异常完成出口，无返回值
堆heap
字段和方法的描述符字段类型，参数、以及返回值
GC线程1
1、文件格式验证，如魔数，版本等2、元数据验证，语义分析，以保证其描述的信息符合Java规范
存活对象
堆Heap
连接
虚拟机栈VM Stack
用户线程4
垃圾回收算法
对象优先在Eden分配
可达性分析算法
Serial OldSerial的老年代版本
局部变量表
1、处理器乱序执行，指令重排
清理
筛选回收
运行时栈帧结构：虚拟机栈的栈元素栈顶帧才有效
JDK1.7动态类型
Minor GC
初始标记，标记GC Roots
finalize（）
并发标记，GC Roots Tracing
short
每个栈帧都包含一个执行运行时常量池的改帧所属方法的引用 调用过程中的动态链接。静态解析，动态链接
引用计数法
内存分配
JMM屏蔽硬件与系统内存访问差异
老年代
tag值为11index指向类或者接口描述符CONSTANT_Class_info索引项index指向类或者接口描述符CONSTANT_NameAndType索引项
偏移 助记符 0: bipush 100 2:istore_1 3:sipush 200 6:istore_2 7:sipush 300 10:istore_3 11:iload_1 12:iload_2 13:iadd 14:iload_3 15:imu1 16:ireturn
执行引擎
object 4
tag值为6按照高位在前存储的double值
8
运行时数据区
堆垃圾回收
虚拟机字节执行引擎
属性名称
使用位置
含义
Code
ConstantValue
Deprecated
Exception
EnclosingMethod
tag值为5按照高位在前存储的float值
0
1、虚拟机栈中引用的对象2、方法区中类静态属性引用对象3、方法区常量引用的对象4、本地方法JNI引用的对象
方法出口
reference
ParNew
两次标记：1、没有GC Roots引用链2、finalize（）标记后进入F-Queue
次版本号
100
object 3
GC线程4
解析
本地接口库
1、运行期执行主体检查
Parallel ScavengeParallel Old
空间不足
内存前部
没有volatile和transient
JDK1.8之前虚拟机运行数据区
内存
this_class
value:1
本地方法栈Native methodstack
边界清理垃圾
线程2
Survivor空间不足，使用分配担保，进入老年代
方法调用不等于方法执行，此阶段任务为确定调用方法的版本，暂不涉及方法内部具体运行过程
是否数组类型
GC后空间，不足以存放对象
access_flags
name_index
descriptor
attributes_count
attribute_info
attributes
GC Root sets
1、抢先式中断2、主动式中断，标记中断位置
object 5
垃圾收集器
tag表示位，区分常量类型；name_index，是一个索引值，指向常量池中的CONSTANT_Utf8_info类型常量，表示类的全限定名
tag为1名称length，utf-8编码字符串占用的字节数后面length字节的utf8缩略编码表示的字符串
tag值为9index指向类或者接口描述符CONSTANT_Class_info索引项index指向类或者接口描述符CONSTANT_NameAndType索引项
实例池
当前线程
u1，u2，u3，u4，表示1字节，2字节，3字节，4字节复合数据类型，表习惯_info表示
加载
object 7
直接内存Direct Memory
使用
初始标记GC Roots
线程共有
线程独有
数组类的可见性与组件的可见性一致，不是引用类型，则默认为public
理解GC日志
执行<init>方法，赋程序值
线程n
进程（Process）
u8
内存A
CMS收集器
程序计数器
magic
minor_version
major_version
constant_pool_count
cp_info
constant_pool
constant_pool_count-1
super_class
interface_class
interfaces
访问标识符，如pubblic、private等
对象类型数据
实例化时，JVM为其分配内存来存放自己以及父类继承的变量，在为这些实例变量分配内存时，这些实例变量会被赋零值，内存分配完成后JVM才会对新创建对象程序给定的赋值
2
Mark Word
主版本号
假设类被public声明：则此标志为：0x0001|0x0020=0x0021
方法区
句柄访问对象
方法区Method Area
回收
Java内存模型
标志
描述
CONSTANT_Utf8_info
utf8编码字符串
CONSTANT_Integer_info
CONSTANT_Float_info
4
CONSTANT_Long_info
5
CONSTANT_Double_info
6
CONSTANT_Class_info
7
CONSTANT_String_info
CONSTANT_Fieldref_info
9
CONSTANT_Methodref_info
10
CONSTANT_InterfaceMethodref_info
11
CONSTANT_NameAndType_info
12
CONSTANT_MethodHandle_info
15
表示方法句柄
CONSTANT_MethodType_info
16
表示方法类型
CONSTANT_InvokeDynamic_info
18
标识一个动态调用点
运行时常量池Runtime Constant Pool
新生代
元空间Metaspace
可在编译、运行时确定1、静态分配，依赖静态类型来定位方法执行版本的分派动作，典型的为方法重载2、动态分派，重要体现就是方法重写
验证
对齐填充（Padding）无实际意义，用于占位符
到对象类型数据的指针
并发清除
类加载检查
NIO使用Native函数直接分配对外内存，然后通过JAVA对中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作
double
常量池的项目类型
Serial，客户端使用比较多，因为效率低
初始标记
tag值为3按照高位在前存储的int值
句柄池
常量数量
常量池中的符号引用转换成直接引用1、符号引用：任何字面量，可无歧义定位到目标2、直接引用：直接指向目标的指针，相对偏移量或定位到目标的句柄A、类或接口的解析B、字段解析C、类方法解析D、接口方法解析
整理
标记-整理，标记-清理
JDK1.8之前内存分布
对象头（Header）
重新标记，修正标记记录
Class文件格式
内存间相互操作
自定义类加载器
是一组变量值存储空间，用于存放方法参数和方法内部局部变量Code属性中的max_locals定义了分布的局部变量表的最大空间局部变量表以变量槽（slot）为最小单位，long、double进行两次32位读写使用索引方法使用变量表
到对象实例数据的指针
Save和Load操作
提高性能，使用虚方法表，方法表存放着方法的实际入口，没有重写则为父类的方法地址，如果重写，子类指向子类的方法入口，父类指向父类的方法地址在初始化时初始化虚方发表内联缓存方法，类型继承关系分析的守护内联
大对象进入老年代：典型的很长的字符串以及数组
object 6
1、volatile可视为轻量级同步机制2、volatile变量两种特性：保证此变量对所有线程可见性，禁止指令重排序
对象必要设置
包含类级实例以及实例级变量
GC Roots
加载完成二进制字节类到方法区中
内存B
JDK1.8之后内存分布
Java 虚拟机栈：线程私有，java虚拟机栈的生命周期和线程相同描述了java方法执行的线程内存模型：每个方法被创建时，java虚拟机会同步创建一个栈帧
代表字段的简单名称
初始化
1、默认开启线程数：(CPU数量+3)/42、Concurrent Mode Failure导致Full GC3、标记-清理，导致碎片
重新标记
#2 CONSTANT_Utf8_info
length:29
bytes:**/**/**
长期存活的对象
public int add(){ int a = 10; int b = 20; int c = 30; return (a+b)*c;}
复制算法
线程共享，存放绝大部分的实例对象，垃圾管理的主要区域
上面为新生代收集器下面为老年代收集器
分派
G1
为类变量分配内存并设置初始值，数据值0，如果是final字段，则赋值，public static final intvalue=123，赋值为123
操作栈
在使用对象时，JVM首先检查相关类型是否加载过并初始化，如果没有，则JVM立即调用类的构造器完成初始化，初始化后在根据具体情况实例化
1、并行并发2、分代收集3、空间整合4、可预测停顿堆中独立的大小相同的RegionRemembered Set 避免全堆扫描
垃圾回收
初始化零值（不包含对象头）
new命令
并发清理
方法区Method area
java.lang.invoke
对象定位，通过栈上的reference数据来操作堆上的具体对象，分为句柄和指针两种方式，HotSpot虚拟机使用指针访问
线程工作内存为主内存的副本，线程对变量的操作都在工作内存执行1、lock2、unlock3、read4、load5、use6、assign7、store8、write指令按顺序执行，但可不连续执行，中间可插入其他命令先行发生原则，用来确定并发环境下是否安全
确定对象是哪个实例
空间担保，检查
Eden空间
float
程序计数器：线程私有，如果线程执行的是Java方法，则记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址。如果是Native 本地方法，计数器值为空（Undefined），用途1、字节码解释器通过改变程序计数器来读取指令，从而实现代码的控制流程2、多线程环境时记录当前线程执行位置，当线程切换回来知道从哪儿继续执行
-XX:PretenureSizeThreshold大于此值的对象进入老年代
主内存
数组的组件为引用类型，通过加载过程加载，并在加载该组件的类加载器的类名称空间被标识
动态分派实现
标志名称
标志值
ACC_PUBLIC
0x0001
ACC_FINAL
0x0010
ACC_INTERFACE
0x0020
ACC_ABSTRACT
0x0200
ACC_SYNTHETIC
0x0400
ACC_ANNOTATION
0x1000
0x2000
ACC_ENUM
0x4000
比如这个对象属于哪个类，如何找到类元数据信息，对象的GC分代年龄，是否启用偏向锁等对象头内容设置
基于栈的指令集与基于寄存器的指令集
普通对象创建
扩展类加载器Extension ClassLoader
动态类型语言支持
线程共享，存储被虚拟机加载的类信息，常量，静态变量，即时编译后的代码信息等还有一个运行时常量池，包含在编译期生成的字面量和符号引用
由所有线程共享的数据区
虚拟机加载机制
1、强引用2、软引用3、弱引用4、虚引用
tag值为10index指向类或者接口描述符CONSTANT_Class_info索引项index指向类或者接口描述符CONSTANT_NameAndType索引项
确定对象是否还活着
Young generation
解释执行
准备
魔数，magicnumber，0xCAFEBABE
数组类的加载
Java内存模型与线程
双亲委派模型，工作过程：如果一个类加载器收到类加载请求，优先请求委派给父类加载器加载，若父类无法加载则子类加载java.lang.ClassLoader的loadClass()方法
HotSpot虚拟机内存分代
对象OoMap数据结构保存对象引用
分代收集算法
不是引用类型（int[]数组），标记为与引导类加载器关联
主内存与工作内存
引用
卸载
tag值为4按照高位在前存储的float值
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