java從哪學到哪_Java JVM怎么學習啊?從哪方面入手?

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叮當貓咪

一、 JVM的生命周期  1. JVM實例對應了一個獨立運行的java程序它是進程級別  a) 啟動。啟動一個Java程序時,一個JVM實例就產生了,任何一個擁有public static void main(String[] args)函數的class都可以作為JVM實例運行的起點  b) 運行。main()作為該程序初始線程的起點,任何其他線程均由該線程啟動。JVM內部有兩種線程:守護線程和非守護線程,main()屬于非守護線程,守護線程通常由JVM自己使用,java程序也可以標明自己創建的線程是守護線程  c) 消亡。當程序中的所有非守護線程都終止時,JVM才退出;若安全管理器允許,程序也可以使用Runtime類或者System.exit()來退出  2. JVM執行引擎實例則對應了屬于用戶運行程序的線程它是線程級別的    二、 JVM的體系結構    1. 類裝載器(ClassLoader)(用來裝載.class文件)  2. 執行引擎(執行字節碼,或者執行本地方法)  3. 運行時數據區(方法區、堆、java棧、PC寄存器、本地方法棧)    三、 JVM類加載器  JVM整個類加載過程的步驟:  1. 裝載  裝載過程負責找到二進制字節碼并加載至JVM中,JVM通過類名、類所在的包名通過ClassLoader來完成類的加載,同樣,也采用以上三個元素來標識一個被加載了的類:類名+  包名+ClassLoader實例ID。  2. 鏈接  鏈接過程負責對二進制字節碼的格式進行校驗、初始化裝載類中的靜態變量以及解析類中調用的接口、類。  完成校驗后,JVM初始化類中的靜態變量,并將其值賦為默認值。  最后對類中的所有屬性、方法進行驗證,以確保其需要調用的屬性、方法存在,以及具備應的權限(例如public、private域權限等),會造成NoSuchMethodError、NoSuchFieldError等錯誤信息。  3. 初始化  初始化過程即為執行類中的靜態初始化代碼、構造器代碼以及靜態屬性的初始化,在四種情況下初始化過程會被觸發執行:  調用了new;  反射調用了類中的方法;  子類調用了初始化;  JVM啟動過程中指定的初始化類。    JVM類加載順序:  JVM兩種類裝載器包括:啟動類裝載器和用戶自定義類裝載器。  啟動類裝載器是JVM實現的一部分;  用戶自定義類裝載器則是Java程序的一部分,必須是ClassLoader類的子類。  JVM裝載順序:  Jvm啟動時,由Bootstrap向User-Defined方向加載類;  應用進行ClassLoader時,由User-Defined向Bootstrap方向查找并加載類;  1. Bootstrap ClassLoader  這是JVM的根ClassLoader,它是用C++實現的,JVM啟動時初始化此ClassLoader,并由此ClassLoader完成$JAVA_HOME中jre/lib/rt.jar(Sun JDK的實現)中所有class文件的加載,這個jar中包含了java規范定義的所有接口以及實現。  2. Extension ClassLoader  JVM用此classloader來加載擴展功能的一些jar包。  3. System ClassLoader  JVM用此classloader來加載啟動參數中指定的Classpath中的jar包以及目錄,在Sun JDK中ClassLoader對應的類名為AppClassLoader。  4. User-Defined ClassLoader  User-DefinedClassLoader是Java開發人員繼承ClassLoader抽象類自行實現的ClassLoader,基于自定義的ClassLoader可用于加載非Classpath中的jar以及目錄。    ClassLoader抽象類的幾個關鍵方法:  (1) loadClass  此方法負責加載指定名字的類,ClassLoader的實現方法為先從已經加載的類中尋找,如沒有則繼續從parent ClassLoader中尋找,如仍然沒找到,則從System ClassLoader中尋找,最后再調用findClass方法來尋找,如要改變類的加載順序,則可覆蓋此方法  (2) findLoadedClass  此方法負責從當前ClassLoader實例對象的緩存中尋找已加載的類,調用的為native的方法。  (3) findClass  此方法直接拋出ClassNotFoundException,因此需要通過覆蓋loadClass或此方法來以自定義的方式加載相應的類。  (4) findSystemClass  此方法負責從System ClassLoader中尋找類,如未找到,則繼續從Bootstrap ClassLoader中尋找,如仍然為找到,則返回null。  (5) defineClass  此方法負責將二進制的字節碼轉換為Class對象  (6) resolveClass  此方法負責完成Class對象的鏈接,如已鏈接過,則會直接返回。    四、 JVM執行引擎  在執行方法時JVM提供了四種指令來執行:  (1)invokestatic:調用類的static方法  (2)invokevirtual:調用對象實例的方法  (3)invokeinterface:將屬性定義為接口來進行調用  (4)invokespecial:JVM對于初始化對象(Java構造器的方法為:)以及調用對象實例中的私有方法時。    主要的執行技術有:  解釋,即時編譯,自適應優化、芯片級直接執行  (1)解釋屬于第一代JVM,  (2)即時編譯JIT屬于第二代JVM,  (3)自適應優化(目前Sun的HotspotJVM采用這種技術)則吸取第一代JVM和第二代  JVM的經驗,采用兩者結合的方式  開始對所有的代碼都采取解釋執行的方式,并監視代碼執行情況,然后對那些經常調用的方法啟動一個后臺線程,將其編譯為本地代碼,并進行優化。若方法不再頻繁使用,則取消編譯過的代碼,仍對其進行解釋執行。    五、 JVM運行時數據區  第一塊:PC寄存器  PC寄存器是用于存儲每個線程下一步將執行的JVM指令,如該方法為native的,則PC寄存器中不存儲任何信息。  第二塊:JVM棧  JVM棧是線程私有的,每個線程創建的同時都會創建JVM棧,JVM棧中存放的為當前線程中局部基本類型的變量(java中定義的八種基本類型:boolean、char、byte、short、int、long、float、double)、部分的返回結果以及Stack Frame,非基本類型的對象在JVM棧上僅存放一個指向堆上的地址  第三塊:堆(Heap)  它是JVM用來存儲對象實例以及數組值的區域,可以認為Java中所有通過new創建的對象的內存都在此分配,Heap中的對象的內存需要等待GC進行回收。  (1) 堆是JVM中所有線程共享的,因此在其上進行對象內存的分配均需要進行加鎖,這也導致了new對象的開銷是比較大的  (2) Sun Hotspot JVM為了提升對象內存分配的效率,對于所創建的線程都會分配一塊獨立的空間TLAB(Thread Local Allocation Buffer),其大小由JVM根據運行的情況計算而得,在TLAB上分配對象時不需要加鎖,因此JVM在給線程的對象分配內存時會盡量的在TLAB上分配,在這種情況下JVM中分配對象內存的性能和C基本是一樣高效的,但如果對象過大的話則仍然是直接使用堆空間分配  (3) TLAB僅作用于新生代的Eden Space,因此在編寫Java程序時,通常多個小的對象比大的對象分配起來更加高效。  第四塊:方法區域(Method Area)  (1)在Sun JDK中這塊區域對應的為PermanetGeneration,又稱為持久代。  (2)方法區域存放了所加載的類的信息(名稱、修飾符等)、類中的靜態變量、類中定義為final類型的常量、類中的Field信息、類中的方法信息,當開發人員在程序中通過Class  對象中的getName、isInterface等方法來獲取信息時,這些數據都來源于方法區域,同時方法區域也是全局共享的,在一定的條件下它也會被GC,當方法區域需要使用的內存超過其允許的大小時,會拋出OutOfMemory的錯誤信息。  第五塊:運行時常量池(Runtime Constant Pool)  存放的為類中的固定的常量信息、方法和Field的引用信息等,其空間從方法區域中分配。  第六塊:本地方法堆棧(Native Method Stacks)  JVM采用本地方法堆棧來支持native方法的執行,此區域用于存儲每個native方法調用的狀態。    六、 JVM垃圾回收  GC的基本原理:將內存中不再被使用的對象進行回收,GC中用于回收的方法稱為收集器,由于GC需要消耗一些資源和時間,Java在對對象的生命周期特征進行分析后,按照新生代、舊生代的方式來對對象進行收集,以盡可能的縮短GC對應用造成的暫停  (1)對新生代的對象的收集稱為minor GC;  (2)對舊生代的對象的收集稱為Full GC;  (3)程序中主動調用System.gc()強制執行的GC為Full GC。  不同的對象引用類型, GC會采用不同的方法進行回收,JVM對象的引用分為了四種類型:  (1)強引用:默認情況下,對象采用的均為強引用(這個對象的實例沒有其他對象引用,GC時才會被回收)  (2)軟引用:軟引用是Java中提供的一種比較適合于緩存場景的應用(只有在內存不夠用的情況下才會被GC)  (3)弱引用:在GC時一定會被GC回收  (4)虛引用:由于虛引用只是用來得知對象是否被GC

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