Java:JVM基础

news/2024/4/24 17:07:27/文章来源:https://blog.csdn.net/weixin_43249758/article/details/136436367

文章目录

  • 参考
  • JVM内存区域
    • 程序计数器
    • 虚拟机栈
    • 本地方法栈
    • 方法区
    • 符号引用与直接引用
    • 运行时常量池
    • 字符串常量池
    • 直接内存
  • Hotspot虚拟机对象
    • 创建过程
    • 虚拟机对象的内存布局
    • 对象访问
  • class文件
    • 结构
  • 类加载过程
    • 加载
    • 验证
    • 准备
    • 解析
    • 初始化
    • 使用
    • 卸载

参考

JavaGuide

JVM内存区域

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

程序计数器

程序计数器是一块较小的内存空间,可以看做是当前线程所执行的字节码的行号指示器,各线程之间计数器互不影响。
程序计数器是唯一一个不会出现OutOfMemoryError的内存区域,它的生命周期与线程同步。

虚拟机栈

除了一些Native方法调用通过本地方法栈实现,其他所有的Java方法调用都是通过栈来实现的,每一次方法调用都会入栈,每一个方法返回都会出栈,每个方法对应一个栈帧,栈帧内部结构如下:
在这里插入图片描述

  • 局部变量表:存放了编译时可知的各种数据类型和对象引用。
  • 操作数栈:主要作为方法调用的中转站,用于存放方法执行过程中产生的中间计算结果和临时变量。
  • 动态链接:当一个方法要调用其他方法时,需要将符号引用转换为调用方法的直接引用,即动态链接。
  • 方法返回:一种是随return语句正常返回,一种是抛出异常,两种都会导致栈帧被弹出,方法结束。

本地方法栈

类似于虚拟机栈,虚拟机栈为虚拟机执行Java方法(字节码)服务,本地方法栈为虚拟机使用的Native方法服务,在HotSpot虚拟机中,两栈合二为一。
Native方法被执行时在本地方法栈也会创建栈帧,结构同上。

堆是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块,是所有线程共享的一块内存区域,唯一作用是存放对象实例,几乎所有的对象实例以及数组都在这里分配内存。

但随着JIT编译器的发展产生了逃逸分析技术,如果某些方法中的对象引用没有被返回或者未被外面使用,那么对象可以直接在栈上分配内存。

Java堆是垃圾收集器管理的主要区域,在JDK7及之前,堆从垃圾回收的角度被划分为新生代、老年代和永久代;在JDK8之后永久代被元空间取代,元空间使用本地内存。

方法区

方法区是一种设计规范,属于JVM运行时数据区域的一块逻辑区域,是各个线程共享的内存区域,当虚拟机要使用一个类时,它需要读取并解析Class文件获取相关信息,再将信息存入方法区,主要是类信息、字段信息(成员变量)、方法信息、常量、静态变量等。

永久代和元空间是实现方法区的两种方式,弃用永久代的主要原因是: 整个永久代有一个JVM本身设定的固定上限,不能调整,而元空间放在本地内存,不容易溢出。

符号引用与直接引用

符号引用以一组符号来描述所引用的目标,可以是任何形式的字面量,比如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等,在编译期或者运行期间生成,不依赖于具体的内存地址,而是在运行时根据上下文信息去定位目标。

直接引用时一种直接指向目标的内存地址或者偏移量,与内存地址直接相关,如指向对象实例的指针、指向类的变量的指针等。

在程序运行时需要通过符号引用来找到对应的直接引用,这个过程称为解析,他是Java虚拟机执行引擎的一部分。

使用两种引用的原因:

  • 动态链接:符号引用提供了一种在编译期间和运行期间都能定位目标的方法,使得Java能实现动态链接,即在运行时才确定最终目标。
  • 运行时多态:符号引用提供了一种描述方法的方式,同上。
  • 内存管理:使虚拟机更灵活地进行内存管理,如动态加载和卸载类。
  • 平台无关性:不需要针对不同平台进行特定的编译或链接。

运行时常量池

常量池表,用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用,类似符号表。

字面量是源代码中的固定值,包括整数、浮点数和字符串字面量。
符号引用包括类符号引用、字段符号引用、方法符号引用、接口方法符号等。

字符串常量池

字符串常量池是JVM为了提升性能和减少内存消耗针对字符串专门开辟的一块区域,主要是为了避免重复创建字符串。

JDK1.7将字符串常量池移动到堆中,因为永久代垃圾回收效率太低,只有在整堆收集的时候才会被执行,而大量字符串通常是需要被及时回收的,因此移动到堆中。

直接内存

直接内存是一种特殊的内存缓冲区,通过JNI的方式在本地内存中分配。
CSDN

Hotspot虚拟机对象

创建过程

  1. 类加载检查:虚拟机执行到一条new指令时,首先检查这个指令的参数能否再常量池中定位到这个类的符号引用,并且检查这个符号引用代表的类是否已被加载、解析和初始化过,如没有则先加载。
  2. 分配内存:对象所需内存的大小在类加载时确定,内存分配方式有指针碰撞和空闲列表两种。
  • 指针列表:已分配的内存放一边,未分配的内存放一边,中间有一个分界指针,只需移动指针即可完成分配。Serial和ParNew两种GC收集器使用该种方式。
  • 空闲列表:维护一个列表记录哪些内存块是可用的,分配的时候找一块分配并更新列表。CMS使用该种方式。

内存分配时需要考虑线程安全问题,通常采用两种方式保证线程安全:

  • CAS+失败重试:CAS是乐观锁的一种实现方式,每次先不加锁,而是假设没有冲突去尝试操作,如果因为冲突失败就重试,直到成功为止。
  • TLAB:为每一个线程预先在Eden区分配一块内存,JVM在给线程中的对象分配内存时,首先在TLAB分配,当对象不能以TLAB方式分配时再采用CAS方式。
  1. 初始化零值:分配内存完成后将除对象头之外的内存空间都初始化为零值,这保证了对象的实例字段不赋初值即可直接使用。
  2. 设置对象头:对对象进行必要的设置,如这个对象是哪个类的实例,如何找到类的元数据信息、对象的哈希码、GC分代年龄等信息。
  3. 执行init方法:把对象按照程序员的意愿进行初始化。

虚拟机对象的内存布局

  • 对象头:包括两部分信息,第一部分用于存储对象自身的运行时数据(如哈希码、GC分代年龄等),另一部分是类型指针,即对象指向它的类元数据的指针,通过这个指针确定这个对象是哪个类的实例。
  • 实例数据:真正存储的有效数据,如程序中所定义的各种类型的字段内容。
  • 对齐填充部分:填充整个对象的大小为8字节的整数倍。

对象访问

对象访问的方式由虚拟机具体实现而定,目前主流的是使用句柄和直接指针两种。

句柄方式如下:堆中划分一块内存作为句柄池,线程栈帧的局部变量表中存储的reference是对象的句柄地址,句柄中又包含了对象实例数据和对象类型数据各自具体的地址信息。
这种方式的优点在于对象被移动时只改变句柄中的信息,而reference本身不需修改。
在这里插入图片描述
直接指针访问方式如下:reference中存储的就是对象地址,这种方法节省了一次指针定位的开销。HotSpot虚拟机采用这种方式。
在这里插入图片描述

class文件

class文件即字节码,是面向JVM的文件,在一定程度上解决了传统解释型语言执行效率低的问题,同时又保留了解释型语言可移植的特点。

结构

ClassFile {u4             magic; //Class 文件的标志u2             minor_version;//Class 的小版本号u2             major_version;//Class 的大版本号u2             constant_pool_count;//常量池的数量cp_info        constant_pool[constant_pool_count-1];//常量池u2             access_flags;//Class 的访问标记u2             this_class;//当前类u2             super_class;//父类u2             interfaces_count;//接口数量u2             interfaces[interfaces_count];//一个类可以实现多个接口u2             fields_count;//字段数量field_info     fields[fields_count];//一个类可以有多个字段u2             methods_count;//方法数量method_info    methods[methods_count];//一个类可以有个多个方法u2             attributes_count;//此类的属性表中的属性数attribute_info attributes[attributes_count];//属性表集合
}

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
各组件说明如下:

  • magic:0xCAFEBABE,标志此文件为一个class文件。
  • Minor & Major Version:java主、次版本号。
  • Constant Pool:主要存放字面量和符号引用两种常量,常量池打大小是constant_pool_count-1,计数器从1开始,索引值为0代表不引用任何常量池项。常量池中每一项都代表一个常量。
  • Access Flags:访问标志,识别一些类或接口的访问信息,如:是类还是接口、是否为public或abstract类型等。
  • This Class、Super Class、Interfaces:确定类名、继承关系(Object类没有父类)以及实现了哪些接口(如果是接口则为被哪些类实现)。
  • Field:包含字段作用域(public、private、protected)是否static、是否final等,还有字段名称、描述符、额外属性等。
  • Methods:基本同字段作用域类似。
  • Attributes:用于描述某些场景专用的信息。

类加载过程

共有:加载、验证、准备、解析、初始化、使用、卸载7个阶段,其中,验证、准备、解析统称为链接阶段。
在这里插入图片描述

加载

加载时需要完成以下三件事

  • 通过全类名获取定义此类的二进制字节流。
  • 将字节流代表的静态存储结构转换为运行时方法区的数据结构。
  • 在内存中生成一个代表该类的class对象,作为这些数据的访问入口。

验证

确保Class文件的字节流中包含的信息符合约束要求,不会危害虚拟机安全,主要包括:文件格式验证、元数据验证、字节码验证、符号引用验证。
在这里插入图片描述

准备

准备阶段是正式为静态变量分配内存并设置初始值的阶段,都在方法区中分配。
在这里插入图片描述

解析

解析阶段是虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程。主要针对类或接口、字段、类方法、接口方法、方法类型、方法句柄和调用限定符7类符号引用进行。

每个类都有一张方法表存放所有的方法地址,当需要调用时只需根据方法表即可直接调用,也就是将符号引用替换为直接引用。

初始化

初始化阶段是执行<clinit>()方法的过程,这一步开始才真正开始执行程序的字节码。

使用

卸载

卸载类即该类的Class对象被GC。需要满足三个要求才可卸载:

  • 该类在堆中的所有实例对象已被GC。
  • 该类没有被引用。
  • 该类的类加载器实例已被GC。

在JVM生命周期内,JVM自带的类加载器加载的类不会被卸载,可以自定义类加载器并进行类卸载。

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.luyixian.cn/news_show_996994.aspx

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系dt猫网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

小白在VMware Workstation Pro上安装部署SinoDB V16.8

一、安装环境说明 CPU&#xff1a;2核或以上&#xff0c;内存&#xff1a;2G或以上&#xff1b;磁盘10G或以上&#xff1b;网卡&#xff1a;千兆 1.1检查服务器内存大小 命令&#xff1a;free -m 1.2检查服务器磁盘空间大小 命令&#xff1a;df -h 1.3检查服务器网络配置信息 命…

antvX6 - Vue自定义节点,并实现多种画布操作,拖拽、缩放、连线、双击、检索等等

一、 首先 antv x6 分为两个版本 低版本和高版本 我这里是使用的2.0版本 并且搭配了相关插件 例如&#xff1a;画布的图形变换、地图等 个人推荐 2.0版本&#xff0c;高版本配置多&#xff0c;可使用相关插件多&#xff0c;但是文档描述小&#xff0c;仍在更新&#xff0c; 低…

(正规api接口代发布权限)短视频账号矩阵系统实现开发--技术全自动化saas营销链路生态

短视频账号矩阵系统实现开发--技术全自动化saas营销链路生态源头开发&#xff08;本篇禁止抄袭复刻&#xff09; 一、短视频矩阵系统开发者架构 云罗短视频矩阵系统saas化系统&#xff0c;开发层将在CAP原则基础上使用分布式架构,对此网站的整体架构采用了基于B/S三层架构模式…

R语言数据可视化之美专业图表绘制指南(增强版):第1章 R语言编程与绘图基础

第1章 R语言编程与绘图基础 目录 第1章 R语言编程与绘图基础前言1.1 学术图表的基本概念1.1.1 学术图表的基本作用1.1.2基本类别1.1.3 学术图表的绘制原则 1.2 你为什么要选择R1.3 安装 前言 这是我第一次在博客里展示学习中国作者的教材的笔记。我选择这本书的依据是作者同时…

input输入框的23中类型

HTML 的 <input> 元素支持多种类型&#xff0c;这些类型决定了用户如何与表单控件进行交互。以下是 HTML5 中 <input> 元素的 23 种类型&#xff0c;以及每种类型的代码示例和效果图的描述&#xff08;请注意&#xff0c;由于文本的限制&#xff0c;我无法直接在这…

STM32day2

1.思维导图 个人暂时的学后感&#xff0c;不一定对&#xff0c;没什么东西&#xff0c;为做项目奔波中。。。1.使用ADC采样光敏电阻数值&#xff0c;如何根据这个数值调节LED灯亮度。 while (1){/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */adc_val HAL_ADC_GetValue(&a…

Hello C++ (c++是什么/c++怎么学/c++推荐书籍)

引言 其实C基础语法基本上已经学完&#xff0c;早就想开始写C的博客了&#xff0c;却因为其他各种事情一直没开始。原计划是想讲Linux系统虚拟机安装的&#xff0c;后来考虑了一下还是算了&#xff0c;等Linux学到一定程度再开始相关博客的写作和发表吧。今天写博客想给C开个头…

JS函数

目录 1.Function声明 2.匿名函数 3.函数表达式 4.箭头函数 5.构造函数 个人版JS函数使用&#xff1a; 函数的声明&#xff1a;函数如果有return则返回的是 return 后面的值&#xff0c;如果函数没有有return 声明方式一&#xff1a; 声明方式二&#xff1a;变量名声明…

Java ElasticSearch面试题

Java ES-ElasticSearch面试题 前言1、ElasticSearch是什么&#xff1f;2. 说说你们公司ES的集群架构&#xff0c;索引数据大小&#xff0c;分片有多少 &#xff1f;3. ES的倒排索引是什么&#xff1f;4. ES是如何实现 master 选举的?5. 描述一下 ES索引文档的过程&#xff1a;…

STM32CubeMX学习笔记15---CAN总线

1、CAN简介 CAN总线网络的结构有闭环和开环两种形式 闭环结构的CAN总线网络&#xff0c;总线两端各连接一个1202的电阻。这种CAN总线网络由ISO11898标准定义&#xff0c;是高速、短距离的CAN网络&#xff0c;通信速率为125kbit/s到1Mbit/s。在1Mbit/s通信速率时&#x…

基于springboot的作业管理系统论文

摘 要 使用旧方法对作业管理信息进行系统化管理已经不再让人们信赖了&#xff0c;把现在的网络信息技术运用在作业管理信息的管理上面可以解决许多信息管理上面的难题&#xff0c;比如处理数据时间很长&#xff0c;数据存在错误不能及时纠正等问题。 这次开发的作业管理系统有…

记录一次自己的服务器迁移过程

记录一次自己的服务器迁移过程 记录一次自己的服务器迁移过程 前言目前项目的部署方式开始迁移 提前准备设置安全组开始初始化安装 docker尝试部署数据库迁移 结尾一些问题 为什么中间没有配置 https?关于数据库备份 前言 最近阿里云发动了史上最大力度价格战&#xff0c…

Git小册-笔记迁移

Git简介 Git是目前世界上最先进的分布式版本控制系统&#xff08;没有之一&#xff09;。 所有的版本控制系统&#xff0c;其实只能跟踪文本文件的改动&#xff0c;比如TXT文件&#xff0c;网页&#xff0c;所有的程序代码等等&#xff0c;Git也不例外。版本控制系统可以告诉…

GB 2312字符集:中文编码的基石

title: GB 2312字符集&#xff1a;中文编码的基石 date: 2024/3/7 19:26:00 updated: 2024/3/7 19:26:00 tags: GB2312编码中文字符集双字节编码区位码规则兼容性问题存储空间优化文档处理应用 一、GB 2312字符集的背景 GB 2312字符集是中国国家标准委员会于1980年发布的一种…

【JavaEE初阶 -- 计算机核心工作机制】

这里写目录标题 1.冯诺依曼体系2.CPU是怎么构成的3.指令表4.CPU执行代码的方式5.CPU小结&#xff1a;6.编程语言和操作系统7. 进程/任务&#xff08;Process/Task&#xff09;8.进程在系统中是如何管理的9. CPU分配 -- 进程调度10.内存分配 -- 内存管理11.进程间通信 1.冯诺依曼…

SpringBoot【问题 05】PostgreSQL数据库启用SSL后使用默认配置进行数据库连接(Navicat工具与Java程序)

官网SSL说明&#xff1a;https://www.postgresql.org/docs/9.1/libpq-ssl.html 1.配置 1.1 文件 使用SSL需要的4个文件&#xff0c;名称要一致&#xff1a; 客户端密钥&#xff1a;postgresql.keyJava客户端密钥&#xff1a;postgresql.pk8客户端证书&#xff1a;postgresq…

计算机网络:应用层知识点汇总

文章目录 一、网络应用模型二、域名系统&#xff08;DNS&#xff09;三、文本传输协议&#xff08;FTP&#xff09;四、电子邮件五、万维网和HTTP协议 一、网络应用模型 p2p也就是对等模型 二、域名系统&#xff08;DNS&#xff09; 我们知道&#xff0c;随着人们建立一个网站…

【软件测试】上岗第一天,组长就要我做自动化测试?我该咋办?

目录&#xff1a;导读 前言一、Python编程入门到精通二、接口自动化项目实战三、Web自动化项目实战四、App自动化项目实战五、一线大厂简历六、测试开发DevOps体系七、常用自动化测试工具八、JMeter性能测试九、总结&#xff08;尾部小惊喜&#xff09; 前言 如果你恰好刚刚进…

探讨倒排索引Elasticsearch面试与实战:从理论到实践

在当前大数据时代&#xff0c;Elasticsearch&#xff08;以下简称为ES&#xff09;作为一种强大的搜索和分析引擎&#xff0c;受到了越来越多企业的青睐。因此&#xff0c;对于工程师来说&#xff0c;掌握ES的面试准备和实战经验成为了必备技能之一。本文将从ES的面试准备和实际…

玩转安卓之配置gradle-8.2.1

概述&#xff1a;看了一下&#xff0c;由于gradle是国外的&#xff0c;所以下载速度很慢&#xff0c;这个老师又是很菜的类型&#xff0c;同学又不会&#xff0c;于是曹某就写这一篇文章&#xff0c;教大家学会简单的为安卓配置gradle-8.2.1。 第一步&#xff1a;下载gradle-8…