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JVM虚拟机

JVM虚拟机

2019-11-12 14:02:22   22  举报

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AI智能生成

JVM虚拟机相关知识点

JVM虚拟机

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大纲/内容

Java内存区域划分

运行时数据区

Java堆（Heap）

堆内存划分

新生代

老年代

分配缓冲区

OutOfMemoryError

直接内存

Java堆和Native堆比较

Java虚拟机栈

局部变量表（Java栈 Stack）

存储数据类型

基础数据类型

对象引用类型

returnAddress类型

局部变量空间 Slot

相关异常

StackOverflowError

OutOfMemoryError

本地方法栈

程序计数器

方法区

存储数据

类信息

常量

静态变量

及时编译器编译后代码

运行时常量池

OutOfMemoryError

执行引擎

本地库接口

本地方法库

内存各部分异常测试方法

测试：Java堆溢出

测试：栈溢出

测试：方法区、常量池溢出

测试：直接内存溢出

Java堆中的对象

对象的创建

对象在内存中的分配

内存分配

分配方式

指针碰撞

空闲列表

内存分配线程并发安全

虚拟机CAS保证

本地线程分配缓存

内存初始化

对象数据初始化

对象的内存布局

对象头

实例数据

对齐填充

对象的访问定位

使用句柄

直接指针

使用句柄和直接指针对比

垃圾收集器与内存分配策略

内存回收范围

方法区回收

对象存活算法

引用计数算法

可达性分析法

GC Roots对象来源

虚拟机栈中引用的对象

本地方法栈中引用的对象

方法区中静态变量引用的对象

方法区中常量引用的对象

引用关系

强引用

软引用

弱引用

虚引用

判断对象是否需要收集

垃圾收集算法

标记-清除算法

复制算法

标记整理算法

分代收集算法

HotSpot垃圾收集算法实现

枚举根节点

准确式GC

安全点

安全区域

垃圾收集器

新生代

Serial收集器

ParNew收集器

Parallel Scavenge收集器

老年代

Serial Old收集器

Paraller Old收集器

CMS收集器

处理过程

初始标记

并发标记

重新标记

并发清除

缺点

降低吞吐量

无法处理浮动垃圾

浮动垃圾

产生大量空间碎片

G1收集器

主要特点

内存布局差异

Region引用关系维护

垃圾收集过程

初始标记

并发标记

最终标记

筛选清除

解读GC日志

内存分配与回收策略

普遍的内存分配规则

优先在Eden上分配

大对象直接进入老年代

长期存活对象进入老年代

动态判断对象年龄

空间分配担保

Java虚拟机执行子系统

Class文件

Class文件简述

Class文件结构

无符号数

表

各个数据项存储（嵌套）结构

表中主要数据项含义

1、魔数

2、版本号

3、常量池

常量池容量

存放数据

字面量

符号引用

类和接口全限定名

字段名称和描述符

方法的名称和描述符

常量池的项目类型总览

项目类型对应表的表结构

常量计算

自动生成的常量作用

4、访问标志

5、类、父类及接口索引标志

6、字段表集合

7、方法表集合

方法特征签名

属性表集合

Code属性

常量名称Code

属性长度

最大操作数栈

局部变量存储空间

字节码指令长度

字节码指令

Exception属性

LineNumberTable属性

LocalVariableTable属性

SourceFile属性

ConstantValue属性

InnerClass属性

Deprecated及Synthetic属性

StackMapTable属性

Signature属性

BootstrapMethods属性

字节码指令简介

字节码数据类型

加载与存储指令

运算指令

类型转换指令

对象创建与访问指令

操作数栈管理命令

控制转移指令

方法调用和返回指令

调用类方法

调用特殊处理实例方法

调用对象实例方法

调用接口方法

调用动态方法

异常处理指令

同步指令

虚拟机加载机制

Class文件加载过程

1、加载

类加载时机

加载过程

Class文件来源

数组类创建

加载与连接

2、验证

文件格式验证

元数据验证

字节码验证

符号引用验证

3、准备

4、解析

符号引用和直接引用对比

引用规则

解析对象

类和接口解析

字段解析

类方法解析

接口方法解析

5、初始化

类构造器<clinit>方法

实例构造函数<init>方法

6、使用

7、卸载

类加载器

类的唯一性

双亲委派模型

启动类加载器

扩展类加载器

应用程序类加载器

自定义类加载器

破坏双亲委派模型

JNDI

JDBC

虚拟机字节码执行引擎

运行时栈帧结构

有效栈帧

局部变量表

动态链接

方法返回地址

操作数栈

方法调用

确定要调用的方法

可确定调用方法

静态方法

私有方法

实例构造器

父类方法

不可确定调用方法

动态方法

方法分派

静态分配

重载方法的选择

变量自动转型

静态类型

实际类型

动态分配

invokevirtual指令多态查找过程

虚拟机动态分派的实现

虚方法表

单分派和多分派

“宗量”

变量引用类型

方法签名

动态类型语言支持

java.lang.invoke

MethodHandle

基于栈的字节码执行引擎

解释执行

栈指令集和寄存器指令集

解释器执行过程

程序编译与代码优化

编译期优化

运行期优化

JAVA内存模型与线程

相关硬件概念

每秒事务处理数 TPS

处理器缓存一致性协议

处理器乱序执行与JAVA指令重排序

java代码编译执行

内存模型 JMM

主内存

线程工作内存

主内存和线程内存之间的8种操作

指令操作规则

并发安全-先行发生原则

程序次序规则

管程锁定规则

volatile变量规则

线程启动规则

线程终止规则

线程中断规则

对象终结规则

先行传递队则

volatile型变量

特性

线程可见性

禁止指令重排序

指令重排序规则

适用规则

示例场景

状态控制

对64位数据的读写

volatile 与 synchronized 对比

Java多线程实现

通用实现方式

使用内核线程实现

使用用户线程

用户线程加轻量级进程混合实现

线程安全与锁优化

共享数据线程安全程度

不可变

this引用逃逸

绝对线程安全

相对线程安全

线程兼容

线程对立

虚拟机线程安全实现方法

互斥阻塞同步

synchronized 关键字

同步过程

性能问题

ReentrantLock 可重入锁

等待可中断

可实现公平锁

绑定多个条件

synchronized 和 ReentrantLock 比较

互斥要素

临界区

互斥量

信号量

存在问题

非阻塞同步

单条指令完成多个操作

测试并设置

获取并增加

交互

比较并交换（CAS）

家在连接/条件存储

CAS操作

原理

存在问题

无同步-天生线程安全

可重入代码-局部变量

线程本地存储

生产-消费模式

锁优化

适应性自旋锁

锁消除

锁粗化

轻量级锁

偏向锁

JVM调试

JDK命令行工具

jps

jstat

查看类加载信息

查看垃圾回收信息

查看新老代内存信息

jinfo

动态修改参数

jmap

获取堆转储快照方法

使用jmap命令

设置OOM相关参数

按键触发可控生成

jhat

jstack

hsdis

可视化工具

JConsole

jdk/bin/jconsole.exe

VisualVM

jdk/bin/jvisualvm.exe

连接阶段

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