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《深入理解JVM》讀書筆記

idealcn / 1909人閱讀

摘要：抽時(shí)間重新讀了一遍深入理解一書。驗(yàn)證確保文件的字節(jié)流中包含的信息符合當(dāng)前虛擬機(jī)的要求，并且不會(huì)危害虛擬機(jī)自身的安全?？梢娦钥梢娦允侵府?dāng)一個(gè)線程修改了共享變量的值，其他線程能夠立即得知這個(gè)修改。

抽時(shí)間重新讀了一遍《深入理解JVM》一書。以下為摘錄內(nèi)容。

1 java內(nèi)存區(qū)域

java虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)

1.1 程序計(jì)數(shù)器

是一塊較小的內(nèi)存空間，可以看做是當(dāng)前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號(hào)指示器。每條線程都有一個(gè)獨(dú)立的程序計(jì)數(shù)器，各條線程之間計(jì)數(shù)器互不影響。

1.2 java虛擬機(jī)棧

描述的是java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型：每個(gè)方法在執(zhí)行的同時(shí)都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)棧幀用于存儲(chǔ)局部變量表、操作數(shù)棧、動(dòng)態(tài)鏈接、方法出口等信息。

局部變量表存放了編譯器可知的各種基本數(shù)據(jù)類型、對(duì)象引用和returnAddress類型。

1.3 本地方法棧

虛擬機(jī)棧為虛擬機(jī)執(zhí)行java方法服務(wù)，二本地方法棧為虛擬機(jī)使用到的Native方法服務(wù)。

1.4 java堆

被所有線程共享的一塊內(nèi)存區(qū)域，在虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建。java堆是垃圾收集器管理的主要區(qū)域，因此很多時(shí)候也被叫做GC堆。

1.5 方法區(qū)

各個(gè)線程共享的內(nèi)存區(qū)域，用于存儲(chǔ)已被虛擬機(jī)加載的類信息、常量、靜態(tài)變量、即時(shí)編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)。

1.6 運(yùn)行時(shí)常量池

方法區(qū)的一部分。需要注意的是string的intern方法在jdk1.6前后的不同。jdk1.6之后常量池放到了堆中。

1.7 直接內(nèi)存

并不是虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的一部分，也不是java虛擬機(jī)規(guī)范中國(guó)定義的內(nèi)存區(qū)域。NIO引入的通道和緩沖區(qū)可以使用native函數(shù)庫(kù)直接分配對(duì)外內(nèi)存。

2 垃圾收集器與內(nèi)存分配策略 2.1 判斷對(duì)象是否存活的算法：

引用計(jì)數(shù)算法：很難解決對(duì)象之間相互循環(huán)引用的問題

可達(dá)性分析算法：通過一系列GC Roots的對(duì)象作為起始點(diǎn)，從這些節(jié)點(diǎn)開始向下搜索，搜索所走過的路線稱為引用鏈，當(dāng)一個(gè)對(duì)象到GC Roots沒有任何引用鏈相連時(shí)，則證明此對(duì)象是不可用的。

2.2 垃圾收集算法

標(biāo)記-清除算法：效率低，空間碎片化

復(fù)制算法：運(yùn)行簡(jiǎn)單高效，代價(jià)高，降低了一半的使用率

標(biāo)記-整理算法

分代收集：新生代用復(fù)制算法，老年代用標(biāo)記整理算法

3 虛擬機(jī)類加載機(jī)制

加載、驗(yàn)證、準(zhǔn)備、解析、初始化。

3.1 有且只有5種情況必須立即對(duì)類進(jìn)行初始化

1）遇到new、getstatic、putstatic或invokestatic這4條指令字節(jié)碼時(shí)，如果類沒有進(jìn)行過初始化，則需要先觸發(fā)其初始化。

2）使用java.lang.reflect包的方法對(duì)類進(jìn)行反射調(diào)用的時(shí)候，如果類沒有進(jìn)行過初始化，則需要先觸發(fā)其初始化。

3）當(dāng)初始化一個(gè)類的時(shí)候，如果發(fā)現(xiàn)其父類還沒有進(jìn)行過初始化，需要先觸發(fā)其父類的初始化。

4）當(dāng)虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)，需要制定main，虛擬機(jī)會(huì)先初始化main類。

5）當(dāng)使用jdk1.7的動(dòng)態(tài)語言支持時(shí)，如果java.lang.invoke.MethodHandle實(shí)例最后的解析結(jié)果REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic的方法句柄，并且這個(gè)方法句柄所對(duì)應(yīng)的類沒有進(jìn)行過初始化，則需要先觸發(fā)其初始化。

3.2 類加載的過程 3.2.1 加載

1）通過一個(gè)類的全限定名來獲取定義此類的二進(jìn)制字節(jié)流

2）將這個(gè)字節(jié)流所代表的靜態(tài)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為方法區(qū)的運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

3）在內(nèi)存中生成一個(gè)代表這個(gè)類的java.lang.Class對(duì)象，作為方法區(qū)這個(gè)類的各種數(shù)據(jù)的訪問入口。

3.2.2 驗(yàn)證

確保Class文件的字節(jié)流中包含的信息符合當(dāng)前虛擬機(jī)的要求，并且不會(huì)危害虛擬機(jī)自身的安全。

文件格式驗(yàn)證——元數(shù)據(jù)驗(yàn)證——字節(jié)碼驗(yàn)證——符號(hào)引用驗(yàn)證

3.2.3 準(zhǔn)備

正式為類變量分配內(nèi)存并設(shè)置類變量初始值的階段，這些變量所使用的內(nèi)存都將在方法區(qū)中進(jìn)行分配。這時(shí)候進(jìn)行內(nèi)存分配的僅包括類變量（被static修飾的變量），二不包括實(shí)例變量。

3.2.4 解析

解析階段是虛擬機(jī)將常量池內(nèi)的符號(hào)引用替換為直接引用的過程。

類和接口的解析、字段解析、類方法解析、接口方法解析

3.2.5 初始化

類初始化階段是類加載過程的最后一步。在準(zhǔn)備階段，變量已經(jīng)賦過一次系統(tǒng)要求的初始值，而在初始化階段，則根據(jù)程序員通過程序指定的主觀計(jì)劃去初始化類變量和其他資源，或者可以從另一個(gè)角度來表達(dá)：初始化階段是執(zhí)行類構(gòu)造器()方法的過程。

4 java內(nèi)存模型

硬件的效率與一致性

java內(nèi)存模型（JMM）

線程、主內(nèi)存、工作內(nèi)存之間的交互關(guān)系
java內(nèi)存模型規(guī)定了所有的變量都存儲(chǔ)在主內(nèi)存中，每條線程有自己的工作內(nèi)存，線程的工作內(nèi)存中保存了被該線程使用到的變量的主內(nèi)存副本拷貝，線程對(duì)變量的所有操作（讀取、賦值）都必須在工作內(nèi)存中進(jìn)行，而不能直接讀寫主內(nèi)存中的變量。線程間變量值的傳遞均需要通過主內(nèi)存來完成。

java內(nèi)存模型時(shí)圍繞著在并發(fā)過程中如何處理原子性、可見性和有序性這三個(gè)特征來建立的。

原子性：通過read、load、assign、user、store、write操作來保證。通過lock和unlock也可以滿足。

可見性：可見性是指當(dāng)一個(gè)線程修改了共享變量的值，其他線程能夠立即得知這個(gè)修改。Java內(nèi)存模型是通過在變量修改后將新值同步回主內(nèi)存，在變量讀取前從主內(nèi)存刷新變量值這種依賴主內(nèi)存作為傳遞媒介的方式來實(shí)現(xiàn)可見性的，無論普通變量還是volatile變量都是如此，普通變量與volatile變量的區(qū)別是，volatile的特殊規(guī)則保證了新值能夠立即同步到主內(nèi)存，以及每次使用前立即從主內(nèi)存刷新。volatile保證了多線程操作時(shí)變量的可見性，二普通變量不能保證這一點(diǎn)。（synchronized和final關(guān)鍵字）

有序性：volatile和synchronized保證線程之間操作的有序性，volatile本身就包含了禁止指令重排序的語義。

先行發(fā)生原則 保證了我們大多數(shù)情況下不用關(guān)心太多。

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