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虚拟机

2021-08-31 17:25:22   1  举报

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深入jvm虚拟机

Java虚拟机

JAVA

jvm

计算机类

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

tag

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

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

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

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

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）

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

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

CONSTANT_Long_info

CONSTANT_Double_info

CONSTANT_Class_info

CONSTANT_String_info

CONSTANT_Fieldref_info

CONSTANT_Methodref_info

CONSTANT_InterfaceMethodref_info

CONSTANT_NameAndType_info

CONSTANT_MethodHandle_info

表示方法句柄

CONSTANT_MethodType_info

表示方法类型

CONSTANT_InvokeDynamic_info

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

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