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深入理解Java虚拟机

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深入理解Java虚拟机

2017-10-13 11:11:06   0  举报

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AI智能生成

深入理解Java虚拟机

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模版推荐

作者其他创作

大纲/内容

Java编译器与代码优化

前端编译器

javac

.java→.class

语法糖

语法的严谨性↑

效率↑

↓出错几率

程序编码风格、效率

JIT编译器（Just In Time）

概述

字节码→机器码

运行期的优化

占用程序的运行时间

性能↓→开发效率↑

分类

Client Compiler(C1)

简单、可靠的优化

关注局部性的优化

Server Compiler(C2)

编译耗时较长的优化

不可靠的激进优化

面向服务器端的应用

热点探测

what

被多次调用的方法

多次执行的循环体

how

采样

计数器

优化技术

公共子表达式消除

数组边界检查消除

方法内联

逃逸分析

what

分析对象作用域

如果只在本方法访问对象，可优化

高效优化

栈上分配

对象分配在栈上，内存自动销毁

↓GC压力

同步消除

标量替换

动态扩展

运行时加载新类

难以全局优化

编译器无法看见程序全貌

AOT编译器（Ahead Of Time）

直接*.java→机器码

GNU Complier for the Java(GCJ)

高效并发

JMM

内存

主内存

所有变量

工作内存

线程使用的变量

主内存副本拷贝

volatile

保证对所有线程的可见性

运算并非原子操作

禁止指令重排序优化

线程安全

互斥同步

共享数据同一时刻只被一个线程使用

synchronized

monitorenter

monitorexit

问题

线程阻塞、唤醒→性能降低

悲观的并发策略

非阻塞同步

乐观的并发策略

CAS原子操作

锁优化

适应性自旋

锁消除

锁粗化

轻量级锁

偏向锁

走近Java

JDK

Java语言

JRE

Java虚拟机

Java API类库

版本

1.5

语法

自动装箱

泛型

动态注解

枚举

可变长参数

foreach

虚拟机

改进JMM（Java内存模型）

concurrent并发包

1.6

虚拟机

锁与同步

垃圾收集

类加载

1.7

switch中允许字符串

null值自动处理

1.8

函数式接口

Lambda表达式

接口增强

1.9

未出

特性

Java+REPL：命令行jshell

微基准测试

G1垃圾回收器

HTTP2.0

虚拟机

HotSpot VM

热点代码探测

Sun JDK和OpenJDK采用

未来

模块化

项目：Jigsaw

Java1.9

混合语言

多核并行

进一步丰富语法

64位虚拟机

自动内存管理机制

内存区域

运行时数据区

程序计数器

当前线程所执行的字节码的行号指示器

线程私有

Java虚拟机栈

方法的内存模型

1个栈帧↔1个方法

线程私有

本地方法栈

Native方法

线程私有

Java堆

内存最大的一块

存放对象实例

GC主要区域

-Xmx:JVM最大可用内存

-Xms:JVM初始化内存大小

方法区

存储已被JVM加载

类信息

常量

静态变量

即时编译后的代码

运行时常量池

直接内存

JDK 1.4引入NIO

New Input/Output

基于通道（Channel）与缓冲区（Buffer）的I/O工作方式

使用Native函数库直接分配堆外内存

避免在Java堆和Native堆中来回复制数据

GC

对象已死？

引用计数法

优点

实现简单

判定效率高

缺点

循环引用

可达性分析算法

GC Roots→引用链

引用

强引用

引用在，不回收

软引用

SoftReference

OOM前，把这些对象回收

如果仍OOM→抛出异常

弱引用

WeakReference

下一次GC则清除

虚引用

PhantomReference

回收时→系统通知

G1收集器（Java9新特性）

应用

面向服务端的GC

特点

并行与并发

充分利用多CPU、多核环境

↓Stop-The-World停顿时间

分代收集

空间整合

不会产生内存空间碎片

分配大对象

不会没有连续内存空间

而提前触发GC

可预测的停顿

内存分配和回收策略

对象优先在Eden分配

大对象直接→老年代

长期存活的对象→老年代

垃圾收集算法

标记-清除

how

标记所有要回收的对象

统一回收

bad

效率问题

标记和清除的效率都不高

空间问题

大量不连续的内存碎片

复制

how

bad

内存→1/2

good

实现简单

运行高效

新生代

1 Eden

2 Survivor

标记-整理

how

老年代

存活率高

分代收集

why

不同对象，存活周期不同

选择最适合的算法

how

新生代

大批对象死去、少量存活

复制

老年代

对象存活率高

标记-整理

JVM监控工具

JDK命令行

jps

JVM进程查看

jstat

JVM统计信息

jinfo

Java配置信息

jmap

Java内存映像

jhat

JVM堆转存储快照

jstack

Java堆栈跟踪

JDK可视化

JConsole

VisualVM

虚拟机字节码执行引擎

执行引擎

物理机的

直接建立在

处理器

硬件

指令集

操作系统

虚拟机的

自己实现

自行制定指令集

执行引擎的结构

可以执行不被硬件直接支持的指令集

字节码

what

程序编译→字节码→JVM解析

Java规范

Java语言规范

Java虚拟机规范

why

平台无关性

Class类文件

魔数-Class文件版本

魔数

0xCAFEBABE

版本

次版本号

主版本号

常量池

访问标志

索引集合

字段表集合

方法表集合

属性表集合

类加载

概述

JVM把类数据从Class文件→内存

校验→转换解析→初始化→Java类型

特点

程序运行期

动态加载、动态连接

网络二进制流→程序代码

时机

遇到new等字节码指令

反射调用

初始化类，父类未初始化

JVM启动时的主类

过程

加载

JVM

通过类的全限定名→类的二进制流

静态存储结构→方法区的运行时结构

内存生成对象→该类的数据访问入口

来源

Class文件

javac编译

zip

jar

ear

war

网络

Applet

运行时计算

动态代理

其他文件

JSP

数据库

验证

why

不危害JVM

数据准确性、安全性

准备

解析

初始化

类加载器

双亲委派模型

启动类加载器

<JAVA_HOME>\lib

扩展类加载器

<JAVA_HOME>\lib\ext

应用程序类加载器

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