java虚拟机

Posted 2020-12-18 记性不好，多记记吧

一、开始

 打算从静态代码开始说起。重点还是后面动态的过程

从问题出发，为什么可以实现“一次编写，到处运行”？

答案：平台/语言无关的字节码编译结果（.class文件）+虚拟机

二、Java对象的一生——出生

首先，西红柿炒鸡蛋的一生？

1. 看菜谱，把需要的食材放到一起（加载）

2. 看下食材有没有坏掉的？锅洗了没？盐、酱油是否有？（验证）

3. 把鸡蛋洗一下，西红柿也要洗一下切块，鸡蛋则可以打一下，完成最基本的备菜（准备）

4. 开始打蛋调味，西红柿呢，就进行切块（解析）

5. 先炒鸡蛋，再炒西红柿（初始化）

6. 吃饭

7. 光盘行动~~

1. 加载

获取一个类的二进制字节流，最终生成一个Class对象

• 什么时候需要加载
  • new关键字、读取或设置一个类的静态字段（被final修饰、已在编译期把结果放入常量池的静态字段除外）的时候，以及调用一个类的静态方法的时候
  • 使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用
  • 当初始化一个类的时候，如果发现其父类未初始化
  • 当虚拟机启动时，用户需要指定一个要执行的主类
  • 当使用JDK 1.7的动态语言支持时，如果一个java.lang.invoke.MethodHandle实例最后的解析结果REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic的方法句柄，并且这个方法句柄所对应的类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化
• 从哪获取二进制字节流
  • zip、jar、war
  • 网络，如Applet
  • 运行时计算生成，如动态代理技术，在java.lang.reflect.
  • Proxy中，用ProxyGenerator.generateProxyClass来为特定接口生成形式为“*$Proxy”的代理类的二进制字节流
• 获取到的二进制流如何存储

在方法区生成一个java.lang.Class对象，作为程序访问方法区中的这些类型数据的外部接口

• 谁来加载——类加载器

虚拟机设计团队把类加载阶段中的“通过一个类的全限定名来获取描述此类的二进制字节流”这个动作放到Java虚拟机外部去实现，以便让应用程序自己决定如何去获取所需要的类。实现这个动作的代码模块称为“类加载器”

• • 为什么要放到外面实现：个人觉得主要是出于灵活性的考虑，减少对语言、平台等的限制。虚拟机只要定义规则就好了
  • 那么这么多加载器如何管理——双亲委派模型

• •  规则有问题吗？——破坏双亲委派模型

 JNDI：本身由启动类加载器加载，但是它需要去加载其他的资源，这些资源是用户定义的，无法被启动类加载器认识

程序动态性：代码热替换（HotSwap）、模块热部署（HotDeployment）

（OSGi）....这个还要再补充

2. 连接——验证

目的：确保Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求，并且不会危害虚拟机自身的安全

从外往里看，可以看到有以下几个部分

• 字节流

是否符合Class文件格式的规范，并且能被当前版本的虚拟机处理

只有通过这个验证，才能进入方法区存储

• 类的定义

如这个类是否有父类、字段是否与父类冲突、是否实现所有抽象方法等

• 类的方法体
• 符号引用

发生在虚拟机将符号引用转化为直接引用的过程

验证是否能找到引用对象，字段等是否可访问

3. 连接——准备

目的：为类(static)变量分配内存并设置类初始值

非final变量：0、false、null

final变量：程序中设置的值

4. 连接——解析

目的：将常量池内的符号引用替换为直接引用

符号引用：个人觉得可以看成是占位符

直接引用：通过直接引用可以找到引用对象的内存位置。可以是直接指向目标的指针、相对偏移量或是一个能间接定位到目标的句柄

5. 初始化

初始化阶段是执行类构造器<clinit>()方法的过程

<clinit>()方法是由编译器自动收集类中的所有类变量赋值动作和静态语句块（static{}块）中的语句合并产生的，编译器收集的顺序是由语句在源文件中出现的顺序所决定的，静态语句块中只能访问到定义在静态语句块之前的变量，定义在它之后的变量，在前面的静态语句块可以赋值，但是不能访问

三、Java对象的一生——离开

• 什么时候可以离开——不再“”被使用“”时离开——怎么判断不再被使用？
  • 引用计数算法：增加一个引用则计数加1，引用减少时则减1
  • 可达性分析算法：从root结点（虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）；方法区中类静态属性；方法区中常量；本地方法栈中JNI（即一般说的Native方法））开始分析是否与某一对象可达
• 什么时候让无用的对象离开
• 如何离开

　　举个例子：有一堆黄豆，要去除其中坏的去除。基于坏和好数量的不同，应该按照哪个少，把哪个捡出来

• • 标记-清除算法（坏的少）：最简单的，有可以离开的对象就让它离开好了
    • 太粗暴，会留下一些空洞（碎片），这些碎片太小无法被再利用，太浪费了（空间利用角度的考虑）
  • 复制算法（坏的多）：将一个空间分成两个部分AB，一开始只在A进行分配，清理时把要保留的对象复制到B
    • 把空间一分为二，如果资源并不富裕，这个方案可就不行了
  • 标记-整理算法（空间有限）：直接移动要保留的对象（覆盖将移除的内存）到某一端，然后清理掉端边界外的内存
  • 分代收集算法：上面都挺好的，那么就做个结合，各取所需。
    • 新生代——复制，每次垃圾收集时都发现有大批对象死去，只有少量存活
    • 老年代——“标记—清理”或“标记—整理”，因为对象存活率高、没有额外空间对它进行分配担保，就必须使用来进行回收

参考资料

1. 《深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践（第2版）》