对Java虚拟机理解

时间：2022-12-27 20:21:39

深入理解Java虚拟机

Java技术体系

Java体系分为四个平台

  • Java card 运行在小内存上的
  • Java ME 运行在手机上
  • Java SE 完整Java 核心api
  • JavaEE 支持使用多层架构的企业

JVM自身的物理结构

对Java虚拟机理解

Java 代码编译和执行的整个过程

Java 编译的过程

对Java虚拟机理解

Java字节码执行的过程

对Java虚拟机理解 
Java 代码编译和执行有下面三个过程

  • Java 源码编译
  • 类加载机制‘
  • 类执行机制

下面就分别对着三个过程进行详细的介绍 
Java源码编译机制

  • 分析输入符号表
  • 注解处理
  • 语义分析和生成class文件

流程如下

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class 文件的由下面的部分组成

  • 结构信息 class文件的一些信息
  • 元数据 Java 源码中声明与常量的信息。
  • 方法信息 语句 表达式对应的信息。

类加载机制 
JVM的类加载时根据ClassLoader及其子类来完成的

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下面就对加载结构的几个模块进行介绍 
1）Bootstrap ClassLoader 
负责加载$JAVA_HOME中jre/lib/rt.jar 
2）Extension ClassLoader 
加载扩展功能的一些 jar 包 
3）App ClassLoader 
负责加载classpath中指定的jar包 
4）Custom ClassLoader 
属于应用程序根据自身需要自定义的 ClassLoader，如 Tomcat

类执行机制 
。。。。。。 


Java 内存区域与内存溢出

Java将内存分为以下几个运行时数据区

  • 程序计数器
  • Java 虚拟机栈
  • 本地方法栈
  • Java 堆
  • 方法区

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下面对几个区域进行介绍 
程序计数器 
利用程序计数器的值选择下一条指令，来实现一些基础功能。每个线程都有独立的程序计数器，各个线程间的程序计数器互不影响 
Java 虚拟机栈 
线程私有的，它的生命周期也与线程相同。 
虚拟机栈描述的是 Java 方法执行的内存模型：每个方法被执行的时候都会同时创建一个栈帧，栈它是用于支持续虚拟机进行方法调用和方法执行的数据结构。 
Java 虚拟机规范中，对这个区域规定了两种异常情况

  • 如果线程请求的栈深度过大，将抛出*Error异常。
  • 如果虚拟机无法申请到足够的内存空间，则抛出OutOfMemoryError异常。

栈帧 中存的部分信息

  • 局部变量表
  • 操作数栈
  • 动态连接
  • 方法返回地址

本地方法栈 
虚拟机栈为虚拟机执行 Java 方法服务，而本地方法栈则为使用到的本地操作系统（Native）方法服务。

Java堆 
所有线程共享的一块内存区域,几乎所有的对象实例和数组都是在这一类分配内存. 
而且Java 堆是GC进行内存收集的主要地方.

方法区 
方法区也是各个线程共享的内存区域，它用于存储已经被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据

直接内存 
虚拟机运行内存外的内存.

内存溢出 几个特点和测试方法

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对象实例化分析 
根据实例一个对象来分析内存的分配

1.Object obj = new Object();
  • obj 会作为引用类型（reference）的数据保存在 Java 栈的本地变量表中
  • Java 堆中保存该引用的实例化对象

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类加载机制

类加载到卸载的过程 
加载、验证、准备、解析、初始化、使用和卸载七个阶段 
加载的过程是加载、验证、准备、解析、初始化 这五个阶段, 
有些情况下要使用Java中的绑定 : 绑定指的是把一个方法的调用与方法所在的类(方法主体)关联起来 .绑定分为静态绑定和动态绑定.

  • 静态绑定 即前期绑定,指的是程序在执行前已经被绑定了,此时编译器或其他连接程序实现.
  • 动态绑定 就是晚期绑定,也叫运行时绑定.在运行时根据具体对象的类型进行绑定.

加载 
加载阶段，虚拟机啊需要完成的三件事情

  • 通过全限类名获取定义的二进制字节流
  • 将字节流静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构
  • 在Java 堆中生成一个类的Class对象，作为方法区中数据的访问入口

类加载器大致分为三种

  • 启动类加载器（BootstrapClassLoader） 负责加载JDK\jre\li 下的类库
  • 扩展类加载器（Extension ClassLoader） 加载lib\ext目录下类
  • 应用程序加载器 （Application ClassLoader）

几种类加载器的层次关系

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这种层次关系称为类加载器的双亲委派模型 
双亲委派模型的工作流程

  • 一个类加载器收到一个类加载的请求，它首先不是自己去加载类。而是把这个请求委托给父加载器去完成，依次向上。因此所有的类加载请求最终都应该传递到顶层的启动类加载器中，只有当父类的加载器无法搜索到所需要的类时，子加载器才会主动尝试自己去加载。 
    使用双亲委派的好处 
    • Java类随着它的类加载器也具有了一定的优先级的层次关系
    • 例如 Object类时存在\jre\lib下的，所以无论哪个类加载器要加载此类，最终都会委派给启动加载器进行加载，

验证 
验证Class文件字节流符合虚拟机要求 
验证的四个阶段

  • 文件格式的验证 验证字节流是否符合Class文件规范
  • 元数据的验证 对类中的各项数据类型进行语法检验
  • 字节码验证 进行数据流和控制流分析
  • 符号引用验证 对类自身以外的信息进行匹配检验

准备 
为类变量分配内存并设置类变量初始值，在方法区分配

解析 
虚拟机将常量池的符号引用转为直接引用

初始化 
初始化阶段是执行类构造器方法的过程

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