關(guān)于JVM的基礎(chǔ)知識有什么呢

這期內(nèi)容當(dāng)中小編將會給大家?guī)碛嘘P(guān)關(guān)于JVM的基礎(chǔ)知識有什么呢，文章內(nèi)容豐富且以專業(yè)的角度為大家分析和敘述，閱讀完這篇文章希望大家可以有所收獲。

虛擬機(jī)給人的感覺像是操作系統(tǒng)、編譯器：非常高大上。但是Java程序就跑在上面，遇到問題還得去排查，性能不行還得去優(yōu)化，基礎(chǔ)的知識還是需要的！

內(nèi)存管理

Java虛擬機(jī)在執(zhí)行的過程中會把它所管理的內(nèi)存劃分為若干個不同的數(shù)據(jù)區(qū)域，大致如下：

各部分的功能如下：

在內(nèi)存管理部分比較大的一塊內(nèi)容是GC（垃圾回收），所謂垃圾回收就是將垃圾占用的內(nèi)存回收掉。那么第一個問題：什么是垃圾？

• 引用計(jì)數(shù)算法：被引用次數(shù)為0的對象。

• 根搜索算法：從GC Roots沿著引用找不到的對象。

這里都提到了引用，在JDK 1.2之后Java就已經(jīng)對引用的概念進(jìn)行了擴(kuò)充，那么第二個問題：有哪些類型的引用？

• 強(qiáng)引用：Object o = new Object()這種都是強(qiáng)引用。

• 弱引用：還有用但非必須的，在OOM之前被回收。

• 軟引用：更弱的引用，在下次GC的時候被回收。

• 虛引用：最弱的，唯一的作用是在對象被回收的時候可以收到通知。

這里只有強(qiáng)引用才能對對象的生命周期造成影響。在虛擬機(jī)發(fā)展的過程中進(jìn)化出不少垃圾回收算法，比如：

• 標(biāo)記-清除算法

• 復(fù)制算法

• 標(biāo)記-整理算法

• 分代收集算法

在實(shí)際中用到的回收器都是這幾種算法的組合，比如從VisualVM中看到的內(nèi)存是這樣的（需要明白各部分都是怎樣互相配合的）：

整體上來看是分代收集算法，而S0、S1這兩部分可以看做是標(biāo)記-整理算法。那么第三個問題：常見的CMS垃圾回收器的執(zhí)行流程是怎樣的？

• 初始標(biāo)記：GC Roots直接關(guān)聯(lián)的對象。

• 并發(fā)標(biāo)記：Root Tracing。

• 重新標(biāo)記：修復(fù)由于程序運(yùn)行導(dǎo)致標(biāo)記產(chǎn)生變動。

• 并發(fā)清除

具體如下圖所示：

可以看到只有在初始標(biāo)記和重新標(biāo)記的時候才需要Stop The World，其他都是和用戶線程一起執(zhí)行，不要以為這就完美了，并行執(zhí)行的過程會消耗掉一些CPU資源。

代碼執(zhí)行

把Java源碼丟給JVM肯定是不能執(zhí)行的，需要先用javac編譯成class文件才行，那么第一個問題：class文件的結(jié)構(gòu)是怎樣的？

• 常量池

• 訪問標(biāo)志

• 類索引、父類索引和接口索引

• 字段表

• 方法表

• 屬性表

虛擬機(jī)規(guī)范并沒有規(guī)定在什么時候要加載類，但是規(guī)定了在遇到new、反射、父類、Main的時候需要初始化完成。整個類的生命周期如下：

在虛擬機(jī)中通過ClassLoader來進(jìn)行類的加載，這地方需要明白：

• 兩個類是否相同，除了類名外還需要判斷ClassLoader是否相同。

• 雙親委派模式并不是一個強(qiáng)制約束。

在類加載完成之后就可以開始執(zhí)行了，和線程運(yùn)轉(zhuǎn)相關(guān)的東西都放在棧幀中，其結(jié)構(gòu)如下：

執(zhí)行中具體調(diào)用哪個方法是個頭疼的問題，需要處理：

• 靜態(tài)分派：相同名稱、不同參數(shù)類型的方法。

• 動態(tài)分派：繼承中復(fù)寫的方法。

字節(jié)碼中的指令都是基于棧的操作，比如要完成1+1這樣的計(jì)算，對應(yīng)的指令如下：

iconst_1 // 將常量1壓入棧iconst_1iadd // 把棧頂?shù)膬蓚€值相加并出棧，然后把結(jié)果放回棧istore_0 // 將棧頂?shù)闹捣诺骄植孔兞勘淼?個Solt

解釋執(zhí)行的好處是下載后啟動速度快，但是確定也非常明顯：運(yùn)行速度慢。JIT正是用來解決這個問題的，能夠?qū)⒍啻握{(diào)用的方法、多次執(zhí)行的循環(huán)體編譯成本地代碼。

優(yōu)化是個很好玩的題目，記得在參加一次變成比賽的時候用gcc -O3編譯之后的代碼把printf()都沒輸出了。。在JIT中比較常見的優(yōu)化手段有：

程序執(zhí)行一定會涉及到內(nèi)存操作，在Java中定義了八種操作來完成：

這里有必要講一下volatile的作用，在使用到的時候能明白下面兩條即可：

• 保證變量對所有線程是可見的。

• 禁止指令重排優(yōu)化。

如果Java中所有的操作都需要程序員來控制的話，會有大量的重復(fù)代碼，而且寫起來很累，那么我們可以通過先行發(fā)生原則來判斷并行的兩個操作是否存在沖突：

• 程序次序規(guī)則：單線程內(nèi)按照程序書寫順序。

• 管程鎖定規(guī)則：unlock必須在lock之前。

• volatile變量規(guī)則：寫操作先行發(fā)生于讀操作。

• 線程啟動規(guī)則：Thread.start()先于線程的其他任意方法。

• 線程終止規(guī)則：線程中所有的操作都先于對此線程的終止檢測。

• 線程中斷規(guī)則：interrupt()先于中斷檢測。

• 對象終結(jié)規(guī)則：對象的初始化完成先于它的finalize()方法。

• 傳遞規(guī)則：如果A先于B、B先于C，那么A先于C。

Thread的底層實(shí)現(xiàn)還是比較麻煩的，但是最起碼應(yīng)該知道Thread的狀態(tài)是如何進(jìn)行轉(zhuǎn)換：

最后，常見的同步方式是synchronized或者aqs的各種實(shí)現(xiàn)。

上述就是小編為大家分享的關(guān)于JVM的基礎(chǔ)知識有什么呢了，如果剛好有類似的疑惑，不妨參照上述分析進(jìn)行理解。如果想知道更多相關(guān)知識，歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道。