深入浅出Java虚拟机-Java编译概述

Posted 2022-12-07 fesng

Java虚拟机存储

上图分为线程共享和非共享，其中堆内存是用来存放Java对象的，虚拟机栈和本地方法栈都是存放方法信息，前者是通过栈帧结构存放方法的参数和本地变量，以及方法的返回地址和调用地址等信息，后者是存放本地方法的信息。
方法区是存放类和常量的信息的。

如何判断内存垃圾

主要是对上面四种引用的可达性分析。
可达性分析解决了循环引用的问题。
分析的起点（GC ROOT）分为四类：

垃圾收集算法

垃圾回收的本质是可达性分析
1.标记清除
2…复制，量少的时候
3.标记，整理，用于量多，碎片化时候。

分代收集算法

新生代

分为新生代和老年代。新生代分为2个Survivor和一个Eden区域，默认比例为1：1：8，每次都是把一个Survivor和Eden剩下的对象复制到另一个Survivor。因为新生代死亡率高，所以采用复制算法，效率高，另外9：1的比例又能保证空间利用率高。
特殊情况：

1.什么时候进入老年代？

会给每个对象加一个时间阈值，到了就直接到老年代。对于那种较大的对象会直接进入老年代。

2.如果复制装不下怎么办？

担保机制失败，直接进入老年代。

老年代

老年代存放那种经过检验的短时间不会死亡的对象，所以这部分对象是通过标记-整理算法来做的。

编译过程

这部分是狭义的编译，指的是

1.第一阶段主要是词法和语法分析。

字节生成标记，标记就是包，变量等都是几个字节组成。
标记，主要是包括类，接口，变量，方法等，类似你在IDE看到的类结构，构成抽象语法数。

2.注解处理

这部分是我们能够参与的过程，能够直接影响抽象语法数的结构。

3. 语意分析和字节码生成

1.标注
这部分主要是检查，变量的是否生成，以及赋值类型是否对应。

2.数据和控制流分析
这部分是检查方法路径和异常等是否正常，和加载期间的验证的语意分析侧重点不一样，后者是字节码指令的角度。
3.解语法糖。
这部分的原意是Java的落后的语法在进行改进的时候，通过编译支持，而不是字节码指令的支持，不影响后面的JAVA的类的结构和字节码的支持，而是通过编译成旧版本的代码实现。
1.泛型
在编译器擦除，是假的泛型，List 和List是一样的。
2.装箱和拆箱
3.变长参数
4.if（true，false）条件编译
5.字节码生成

主要是实例构造函init和类构造clinit函数。
包括代码块,static,变量初始化，构造方法
顺序是：
构造器，方法快，初始化变量

JIT编译

整体是有限解释执行的，对应两类比较常用的代码，就是所谓的热点代码：
执行多次的方法和方法内部的循环体是会JIT做编译优化，整体的机制是通过一个计数的统计，达到一定的阈值会开始进入编译。

编译生成的class结构

字节码指令

类型

1.加载和存储指令
数值从操作数栈道局部变量表
load + 类型
将常量加载到操作数栈
push + 类型

2.运算指令
add sub mul div rem（求余） neg （取反）shl（位移）or and xor iinc(自增)
比较命令； dcmpg dcmpl fcmpg fcmpl

3.类型转化指令
宽化指令和窄化指令

4.对象创建和访问指令
new newArray get/put(filed/static) aload astore
5.操作数栈管理
pop dup swap（交换）
6.控制转移指令
if switch goto
7.方法调用和返回

8.异常指令
athrow

9.同步指令
管程 minor
monitorenter 和monitorexit来支持synchronized关键字。

Java虚拟机

Java虚拟机和Java语言是完全两个不同的概念，只要是能够编译成class文件的格式都能被Java虚拟机所编译，包括Groovy和Scala等。

虚拟机类的加载生命周期

1.加载阶段

这个阶段是我们能够最大化控制的。

什么时候加载一个类？

2.验证阶段

一.验证

1.文件格式验证

2.元数据验证

语法层面，类的继承，方法的重载，覆写等

3.字节码验证

对于字节码指令的验证

4.符号引用验证

二.准备

主要是把方法区的属性初始化为字面量的初始值，比如int 是0.

三.解析

3.初始化

类加载器

番外篇

对于虚拟机来说，不同的虚拟机加载的同一个class实际是不同的类。

双亲委派机制

虚拟机的字节码执行

参考：
本文参考自书籍《深入浅出Java虚拟机》