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本篇文章給大家分享的是有關(guān)怎樣解析JVM虛擬機(jī)，小編覺得挺實(shí)用的，因此分享給大家學(xué)習(xí)，希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲，話不多說(shuō)，跟著小編一起來(lái)看看吧。
首先我們需要了解什么是虛擬機(jī)，為什么虛擬機(jī)可以實(shí)現(xiàn)夸平臺(tái)，虛擬機(jī)在計(jì)算機(jī)中扮演一個(gè)什么樣的角色。
（從下向上看）
看上圖的操作系統(tǒng)與虛擬機(jī)層，可以看到，JVM是在操作系統(tǒng)之上的。他幫我們解決了操作系統(tǒng)差異性操作問(wèn)題，所以可以幫我們實(shí)現(xiàn)夸操作系統(tǒng)。
接著向上看，來(lái)到虛擬機(jī)可解析執(zhí)行文件這里，虛擬機(jī)就是根據(jù)這個(gè).class的規(guī)范來(lái)實(shí)現(xiàn)夸平臺(tái)的。
在向上到語(yǔ)言層，不同的語(yǔ)言可以有自己的語(yǔ)法、實(shí)現(xiàn)方式，但最終都要編譯為一個(gè)滿足.class規(guī)范的文件，來(lái)讓虛擬機(jī)執(zhí)行。
所以理論上，任何語(yǔ)言想使用JVM虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)夸平臺(tái)的操作，都可以根據(jù)規(guī)范生成.class文件，就可以使用JVM，并實(shí)現(xiàn)“一次編譯，多次運(yùn)行”。
字節(jié)碼規(guī)范（.class）
內(nèi)存管理
第一點(diǎn)已經(jīng)在上邊說(shuō)過(guò)，不在重復(fù)。
第二點(diǎn)內(nèi)存管理也是我們接下來(lái)主要講的內(nèi)容。在沒(méi)有JVM的時(shí)代，在C/C++時(shí)期，寫代碼中除了寫正常的業(yè)務(wù)代碼之外，有很大一部分代碼是內(nèi)存分配與銷毀相關(guān)的代碼。稍有不慎就會(huì)造成內(nèi)存泄露。而使用虛擬機(jī)之后關(guān)于內(nèi)存的分配、銷毀操作就都由虛擬機(jī)來(lái)管理了。
相對(duì)的肯定會(huì)造成虛擬機(jī)占用更多內(nèi)存，在性能上與C/C++對(duì)比會(huì)較差，但隨著虛擬機(jī)的慢慢成熟性能差距正在縮小。
Jvm虛擬機(jī)主要分為五大模塊：類裝載子系統(tǒng)、運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)、執(zhí)行引擎、本地方法接口和垃圾收集模塊。
類的加載過(guò)程包含以下7步：
加載 -->校驗(yàn)-->準(zhǔn)備-->解析-->初始化-->使用-->卸載
其中連接校驗(yàn)、準(zhǔn)備-解析可以統(tǒng)稱為連接。
1. 通過(guò)Class的全限定名獲取Class的二進(jìn)制字節(jié)流 2. 將Class的二進(jìn)制內(nèi)容加載到虛擬機(jī)的方法區(qū) 3. 在內(nèi)存中生成一個(gè)java.lang.Class對(duì)象表示這個(gè)Class
獲取Class的二進(jìn)制字節(jié)流這個(gè)步驟有多種方式：
1. 從zip中讀取，如：從jar、war、ear等格式的文件中讀取Class文件內(nèi)容 2. 從網(wǎng)絡(luò)中獲取，如：Applet 3. 動(dòng)態(tài)生成，如：動(dòng)態(tài)代理、ASM框架等都是基于此方式 4. 由其他文件生成，典型的是從jsp文件生成相應(yīng)的Class
有兩種類型的類加載器
虛擬機(jī)自帶的類加載器
該類加載器沒(méi)有父加載器，他負(fù)責(zé)加載虛擬機(jī)的核心類庫(kù)。 如：java.lang.*等。 根類加載器從系統(tǒng)屬性sun.boot.class.path所指定的目錄中加載類庫(kù)。 根類加載器的實(shí)現(xiàn)依賴于底層操作系統(tǒng)，屬于虛擬機(jī)的實(shí)現(xiàn)的一部分，他并沒(méi)有繼承java.lang.ClassLoader類。 如：java.lang.Object就是由根類加載器加載的。
它的父類加載器為根類加載器。 他從java.ext.dirs系統(tǒng)屬性所指定的目錄中加載類庫(kù)，或者從JDK的安裝目錄的jre\lib\ext子目錄（擴(kuò)展目錄）下加載類庫(kù) 如果把用戶創(chuàng)建的JAR文件放在這個(gè)目錄下，也會(huì)自動(dòng)有擴(kuò)展類加載器加載。 擴(kuò)展類加載器是純java類，是java.lang.ClassLoader類的子類。
也稱為應(yīng)用加載器，他的父類加載器為擴(kuò)展類加載器。 他從環(huán)境變量classpath或者系統(tǒng)屬性java.class.path所指定的目錄中加載類。 他是用戶自定義的類加載器的默認(rèn)父加載器。 系統(tǒng)類加載器是純java類，是java.lang.ClassLoader子類。
App ClassLoader(系統(tǒng)<應(yīng)用>類加載器)
Extension ClassLoader(擴(kuò)展類加載器)
BootStrap ClassLoader(根加載器)
用戶自定義的類加載器
其一定是java.lang.ClassLoader抽象類（這個(gè)類本身就是提供給自定義加載器繼承的）的子類
用戶可以定制的加載方式
注意： 《類加載器的子父關(guān)系》非《子父類繼承關(guān)系》，而是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以比做一個(gè)鏈表形式或樹型結(jié)構(gòu)。
代碼：
public class SystemClassLoader {
public static void main(String[] args) {
ClassLoader classLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
System.out.println(classLoader);
while (classLoader != null){
classLoader = classLoader.getParent();
System.out.println(classLoader);
}
}
}
輸出：
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@7a7b0070
null獲得類加載器的方法
| 方式 | 說(shuō)明 |
|---|---|
| clazz.getClassLoader(); | 獲得當(dāng)前類的ClassLoader，clazz為類的類對(duì)象，而不是普通對(duì)象 |
| Thread.currentThread().getContextClassLoader(); | 獲得當(dāng)先線程上下文的ClassLoader |
| ClassLoader.getSystemClassLoader(); | 獲得系統(tǒng)的ClassLoader |
| DriverManager.getCallerClssLoader(); | 獲得調(diào)用者的ClassLoader |
/**
* 獲取字符串的類加載器
* 返回為null表示使用的BootStrap ClassLoader
*/
public static void getStringClassLoader(){
Class clazz;
try {
clazz = Class.forName("java.lang.String");
System.out.println("java.lang.String: " + clazz.getClassLoader());
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
}
輸出：
java.lang.String: null
表示使用BootStrap ClassLoader加載除了根加載器，每個(gè)加載器被委托加載任務(wù)時(shí)，都是第一時(shí)間選擇讓其父加載器來(lái)執(zhí)行加載操作，最終總是讓根類加載器來(lái)嘗試加載，如果加載失敗，則再依次返回加載，只要這個(gè)過(guò)程有一個(gè)加載器加載成功，那么就會(huì)執(zhí)行完成（這是Oracle公司Hotpot虛擬機(jī)默認(rèn)執(zhí)行的類加載機(jī)制，并且大部分虛擬機(jī)都是如此執(zhí)行的），整個(gè)過(guò)程如下圖所示：
自定義類加載器：
public class FreeClassLoader extends ClassLoader {
private File classPathFile;
public FreeClassLoader(){
String classPath = FreeClassLoader.class.getResource("").getPath();
this.classPathFile = new File(classPath);
}
@Override
protected Class<?> findClass(String name){
if(classPathFile == null)
{
return null;
}
File classFile = new File(classPathFile,name.replaceAll("\\.","/") + ".class");
if(!classFile.exists()){
return null;
}
String className = FreeClassLoader.class.getPackage().getName() + "." + name;
Class<?> clazz = null;
try(FileInputStream in = new FileInputStream(classFile);
ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream()){
byte [] buff = new byte[1024];
int len;
while ((len = in.read(buff)) != -1){
out.write(buff,0,len);
}
clazz = defineClass(className,out.toByteArray(),0,out.size());
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
return clazz;
}
/**
* 測(cè)試加載
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
FreeClassLoader classLoader = new FreeClassLoader();
Class<?> clazz = classLoader.findClass("SystemClassLoader");
try {
Constructor constructor = clazz.getConstructor();
Object obj = constructor.newInstance();
System.out.println("當(dāng)前：" + obj.getClass().getClassLoader());
ClassLoader classLoader1 = obj.getClass().getClassLoader();
while (classLoader1 != null){
classLoader1 = classLoader1.getParent();
System.out.println("父：" + classLoader1);
}
SystemClassLoader.getClassLoader("com.freecloud.javabasics.classload.SystemClassLoader");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
輸出：
當(dāng)前：com.freecloud.javabasics.classload.FreeClassLoader@e6ea0c6
父：sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
父：sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@1c6b6478
父：null
com.freecloud.javabasics.classload.SystemClassLoader: sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2驗(yàn)證一個(gè)Class的二進(jìn)制內(nèi)容是否合法
1. 文件格式驗(yàn)證，確保文件格式符合Class文件格式的規(guī)范。 如：驗(yàn)證魔數(shù)、版本號(hào)等。 2. 元數(shù)據(jù)驗(yàn)證，確保Class的語(yǔ)義描述符合Java的Class規(guī)范。 如：該Class是否有父類、是否錯(cuò)誤繼承了final類、是否一個(gè)合法的抽象類等。 3. 字節(jié)碼驗(yàn)證，通過(guò)分析數(shù)據(jù)流和控制流，確保程序語(yǔ)義符合邏輯。 如：驗(yàn)證類型轉(zhuǎn)換是合法的。 4. 符號(hào)引用驗(yàn)證，發(fā)生于符號(hào)引用轉(zhuǎn)換為直接引用的時(shí)候（轉(zhuǎn)換發(fā)生在解析階段）。 如：驗(yàn)證引用的類、成員變量、方法的是否可以被訪問(wèn)（IllegalAccessError），當(dāng)前類是否存在相應(yīng)的方法、成員等（NoSuchMethodError、NoSuchFieldError）。
使用記事本或文本工具打開任意.class文件就會(huì)看到如下字節(jié)碼內(nèi)容：
左邊方框內(nèi)容表示魔數(shù): cafe babe（作用是確定這個(gè)文件是否為一個(gè)能被虛擬機(jī)接收的Class文件） 右邊方框表示版本號(hào) ：0000 0034 （16進(jìn)制轉(zhuǎn)為10進(jìn)制為52表示JDK1.8）
在準(zhǔn)備階段，虛擬機(jī)會(huì)在方法區(qū)中為Class分配內(nèi)存，并設(shè)置static成員變量的初始值為默認(rèn)值。
注意這里僅僅會(huì)為static變量分配內(nèi)存（static變量在方法區(qū)中），并且初始化static變量的值為其所屬類型的默認(rèn)值。 如：int類型初始化為0，引用類型初始化為null。 即使聲明了這樣一個(gè)static變量： public static int a = 123; 在準(zhǔn)備階段后，a在內(nèi)存中的值仍然是0, 賦值123這個(gè)操作會(huì)在中初始化階段執(zhí)行，因此在初始化階段產(chǎn)生了對(duì)應(yīng)的Class對(duì)象之后a的值才是123 。
public class Test{
private static int a =1;
public static long b;
public static String str;
static{
b = 2;
str = "hello world"
}
}
為int類型的靜態(tài)變量 a 分配4個(gè)字節(jié)（32位）的內(nèi)存空間，并賦值為默認(rèn)值0；
為long類的靜態(tài)變量 b 分配8個(gè)字節(jié)（64位）的內(nèi)存空間，并默認(rèn)賦值為0；
為String類型的靜態(tài)變量 str 默認(rèn)賦值為null。解析階段，虛擬機(jī)會(huì)將常量池中的符號(hào)引用替換為直接引用，解析主要針對(duì)的是類、接口、方法、成員變量等符號(hào)引用。在轉(zhuǎn)換成直接引用后，會(huì)觸發(fā)校驗(yàn)階段的符號(hào)引用驗(yàn)證，驗(yàn)證轉(zhuǎn)換之后的直接引用是否能找到對(duì)應(yīng)的類、方法、成員變量等。這里也可見類加載的各個(gè)階段在實(shí)際過(guò)程中，可能是交錯(cuò)執(zhí)行。
public class DynamicLink {
static class Super{
public void test(){
System.out.println("super");
}
}
static class Sub1 extends Super{
@Override
public void test(){
System.out.println("Sub1");
}
}
static class Sub2 extends Super {
@Override
public void test() {
System.out.println("Sub2");
}
}
public static void main(String[] args) {
Super super1 = new Sub1();
Super super2 = new Sub2();
super1.test();
super2.test();
}
}在解析階段，虛擬機(jī)會(huì)把類的二進(jìn)制數(shù)據(jù)中的符號(hào)引用替換為直接引用。
初始化階段即開始在內(nèi)存中構(gòu)造一個(gè)Class對(duì)象來(lái)表示該類，即執(zhí)行類構(gòu)造器<clinit>()的過(guò)程。需要注意下，<clinit>()不等同于創(chuàng)建類實(shí)例的構(gòu)造方法<init>()
1. <clinit>()方法中執(zhí)行的是對(duì)static變量進(jìn)行賦值的操作，以及static語(yǔ)句塊中的操作。 2. 虛擬機(jī)會(huì)確保先執(zhí)行父類的<clinit>()方法。 3. 如果一個(gè)類中沒(méi)有static的語(yǔ)句塊，也沒(méi)有對(duì)static變量的賦值操作，那么虛擬機(jī)不會(huì)為這個(gè)類生成<clinit>()方法。 4. 虛擬機(jī)會(huì)保證<clinit>（）方法的執(zhí)行過(guò)程是線程安全的。
Java程序?qū)︻惖氖褂梅绞娇梢苑譃閮煞N
主動(dòng)使用
被動(dòng)使用
主動(dòng)使用類的七中方式，即類的初始化時(shí)機(jī)：
1. 創(chuàng)建類的實(shí)例；
2. 訪問(wèn)某個(gè)類或接口的靜態(tài)變量（無(wú)重寫的變量繼承，變量其屬于父類，而不屬于子類），或者對(duì)該靜態(tài)變量賦值（靜態(tài)的read/write操作）；
3. 調(diào)用類的靜態(tài)方法；
4. 反射（如：Class.forName("com.test.Test")）；
5. 初始化一個(gè)類的子類（Chlidren 繼承了Parent類，如果僅僅初始化一個(gè)Children類，那么Parent類也是被主動(dòng)使用了）；
6. Java虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)被標(biāo)明為啟動(dòng)類的類（換句話說(shuō)就是包含main方法的那個(gè)類，而且本身main方法就是static的）；
7. JDK1.7開始提供的動(dòng)態(tài)語(yǔ)言的支持：java.lang.invoke.MethodHandle實(shí)例的解析結(jié)果REF_getStatic，REF_public，REF_invokeStatic句柄對(duì)應(yīng)的類沒(méi)有初始化，則初始化；除了上述所講七種情況，其他使用Java類的方式都被看作是對(duì)類的被動(dòng)使用，都不會(huì)導(dǎo)致類的初始化，比如：調(diào)用ClassLoader類的loadClass()方法加載一個(gè)類，并不是對(duì)類的主動(dòng)使用，不會(huì)導(dǎo)致類的初始化。
注意： 初始化單單是上述類加載、連接、初始化過(guò)程中的第三步，被動(dòng)使用并不會(huì)規(guī)定前面兩個(gè)步驟被使用與否 也就是說(shuō)即使被動(dòng)使用只是不會(huì)引起類的初始化，但是完全可以進(jìn)行類的加載以及連接。 例如：調(diào)用ClassLoader類的loadClass方法加載一個(gè)類，這并不是對(duì)類的主動(dòng)使用，不會(huì)導(dǎo)致類的初始化。 需要銘記于心的一點(diǎn)： 只有當(dāng)程序訪問(wèn)的靜態(tài)變量或靜態(tài)變量確實(shí)在當(dāng)前類或當(dāng)前接口中定義時(shí)，才可以認(rèn)為是對(duì)類或接口的主動(dòng)使用，通過(guò)子類調(diào)用繼承過(guò)來(lái)的靜態(tài)變量算作父類的主動(dòng)使用。
JVM中的Class只有滿足以下三個(gè)條件，才能被被卸載（unload）
1. 該類所有的實(shí)例都已經(jīng)被GC，也就是JVM中不存在該Class的任何實(shí)例。 2. 加載該類的ClassLoader已經(jīng)被GC。 3. 該類的java.lang.Class 對(duì)象沒(méi)有在任何地方被引用。 如：不能在任何地方通過(guò)反射訪問(wèn)該類的方法。
運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)主要分兩大塊： 線程共享：方法區(qū)（常量池、類信息、靜態(tài)常量等）、堆（存儲(chǔ)實(shí)例對(duì)象） 線程獨(dú)占：程序計(jì)數(shù)器、虛擬機(jī)棧、本地方法棧
程序計(jì)數(shù)器是一塊較小的內(nèi)存空間，它的作用可以看作是當(dāng)前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號(hào)指示器。在虛擬機(jī)的概念模型里字節(jié)碼解釋器工作時(shí)就是通過(guò)改變這個(gè)計(jì)數(shù)器的值來(lái)選取下一條需要執(zhí)行的字節(jié)碼指令，分支、循環(huán)、跳轉(zhuǎn)、異常處理、線程恢復(fù)等基礎(chǔ)功能都需要依賴這個(gè)計(jì)數(shù)器來(lái)完成。
特點(diǎn)： 1. 如果線程正在執(zhí)行的是Java 方法，則這個(gè)計(jì)數(shù)器記錄的是正在執(zhí)行的虛擬機(jī)字節(jié)碼指令地址 2. 如果正在執(zhí)行的是Native 方法，則這個(gè)技術(shù)器值為空（Undefined） 3. 此內(nèi)存區(qū)域是唯一一個(gè)在Java虛擬機(jī)規(guī)范中沒(méi)有規(guī)定任何OutOfMemoryError情況的區(qū)域
public class ProgramCounterJavap {
public static void main(String[] args) {
int a = 1;
int b = 10;
int c = 100;
System.out.println( a + b * c);
}
}使用javap反匯編工具可看到如下圖： 
圖中紅框位置就是字節(jié)碼指令的偏移地址，當(dāng)執(zhí)行到main(java.lang.String[])時(shí)在當(dāng)前線程中會(huì)創(chuàng)建相應(yīng)的程序計(jì)數(shù)器，在計(jì)數(shù)器中存放執(zhí)行地址（紅框中內(nèi)容）。
這也說(shuō)明程序在運(yùn)行過(guò)程中計(jì)數(shù)器改變的只是值，而不是隨著程序的運(yùn)行需要更大的空間，也就不會(huì)發(fā)生溢出情況。
一個(gè)方法表示一個(gè)棧，遵循先進(jìn)后出的方式。每個(gè)棧中又分局部變量表、操作數(shù)棧、動(dòng)態(tài)鏈表、返回地址等等。
虛擬機(jī)棧是線程隔離的，即每個(gè)線程都有自己獨(dú)立的虛擬機(jī)棧。
局部變量：存儲(chǔ)方法參數(shù)和方法內(nèi)部定義的局部變量名 操作數(shù)棧：棧針指令集（表達(dá)式棧） 動(dòng)態(tài)鏈接：保存指向運(yùn)行時(shí)常量池中該指針?biāo)鶎俜椒ǖ囊?nbsp;。作用是運(yùn)行期將符號(hào)引用轉(zhuǎn)化為直接引用 返回地址：保留退出方法時(shí)，上層方法執(zhí)行狀態(tài)信息
虛擬機(jī)棧的StackOverflowError
單個(gè)線程請(qǐng)求的棧深度大于虛擬機(jī)允許的深度，則會(huì)拋出StackOverflowError（棧溢出錯(cuò)誤）
JVM會(huì)為每個(gè)線程的虛擬機(jī)棧分配一定的內(nèi)存大小（-Xss參數(shù)），因此虛擬機(jī)棧能夠容納的棧幀數(shù)量是有限的，若棧幀不斷進(jìn)棧而不出棧，最終會(huì)導(dǎo)致當(dāng)前線程虛擬機(jī)棧的內(nèi)存空間耗盡，典型如一個(gè)無(wú)結(jié)束條件的遞歸函數(shù)調(diào)用，代碼見下：
/**
* 虛擬機(jī)棧的StackOverflowError
* JVM參數(shù)：-Xss160k
* @Author: maomao
* @Date: 2019-11-12 09:48
*/
public class JVMStackSOF {
private int count = 0;
/**
* 通過(guò)遞歸調(diào)用造成StackOverFlowError
*/
public void stackLeak() {
count++;
stackLeak();
}
public static void main(String[] args) {
JVMStackSOF oom = new JVMStackSOF();
try {
oom.stackLeak();
}catch (Throwable e){
System.out.println("stack count : " + oom.count);
e.printStackTrace();
}
}
}設(shè)置單個(gè)線程的虛擬機(jī)棧內(nèi)存大小為160K，執(zhí)行main方法后，拋出了StackOverflow異常
stack count : 771 java.lang.StackOverflowError at com.freecloud.javabasics.jvm.JVMStackSOF.stackLeak(JVMStackSOF.java:18) at com.freecloud.javabasics.jvm.JVMStackSOF.stackLeak(JVMStackSOF.java:19) at com.freecloud.javabasics.jvm.JVMStackSOF.stackLeak(JVMStackSOF.java:19) at com.freecloud.javabasics.jvm.JVMStackSOF.stackLeak(JVMStackSOF.java:19) at com.freecloud.javabasics.jvm.JVMStackSOF.stackLeak(JVMStackSOF.java:19)
虛擬機(jī)棧的OutOfMemoryError
不同于StackOverflowError，OutOfMemoryError指的是當(dāng)整個(gè)虛擬機(jī)棧內(nèi)存耗盡，并且無(wú)法再申請(qǐng)到新的內(nèi)存時(shí)拋出的異常。
JVM未提供設(shè)置整個(gè)虛擬機(jī)棧占用內(nèi)存的配置參數(shù)。虛擬機(jī)棧的最大內(nèi)存大致上等于“JVM進(jìn)程能占用的最大內(nèi)存（依賴于具體操作系統(tǒng)） - 最大堆內(nèi)存 - 最大方法區(qū)內(nèi)存 - 程序計(jì)數(shù)器內(nèi)存（可以忽略不計(jì)） - JVM進(jìn)程本身消耗內(nèi)存”。當(dāng)虛擬機(jī)棧能夠使用的最大內(nèi)存被耗盡后，便會(huì)拋出OutOfMemoryError，可以通過(guò)不斷開啟新的線程來(lái)模擬這種異常，代碼如下：
/**
* java棧溢出OutOfMemoryError
* JVM參數(shù)：-Xms20M -Xmx20M -Xmn10M -Xss2m -verbose:gc -XX:+PrintGCDetails
* @Author: maomao
* @Date: 2019-11-12 10:10
*/
public class JVMStackOOM {
private void dontStop() {
try {
Thread.sleep(24 * 60 * 60 * 1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 通過(guò)不斷的創(chuàng)建新的線程使Stack內(nèi)存耗盡
*/
public void stackLeakByThread(){
while (true){
Thread thread = new Thread(() -> dontStop());
thread.start();
}
}
public static void main(String[] args) {
JVMStackOOM oom = new JVMStackOOM();
oom.stackLeakByThread();
}
}方法區(qū)，主要存放已被虛擬機(jī)加載的類信息、常量、靜態(tài)變量、即時(shí)編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)。
常亮池中的值是在類加載階段時(shí)，通過(guò)靜態(tài)方法塊加載到內(nèi)存中
對(duì)于絕大多數(shù)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，這塊區(qū)域是 JVM 所管理的內(nèi)存中最大的一塊。線程共享，主要是存放對(duì)象實(shí)例和數(shù)組。內(nèi)部會(huì)劃分出多個(gè)線程私有的分配緩沖區(qū)(Thread Local Allocation Buffer, TLAB)?？梢晕挥谖锢砩喜贿B續(xù)的空間，但是邏輯上要連續(xù)。也是我們?cè)陂_發(fā)過(guò)程中主要使用的地方。
Heap的數(shù)據(jù)是二叉樹實(shí)現(xiàn)，每個(gè)分配的地址會(huì)存儲(chǔ)內(nèi)存地址、與對(duì)象長(zhǎng)度。
在jdk 1.8之前的版本heap分新生代、老年帶、永久代，但在1.8之后永久代修改為元空間，本質(zhì)與永久代類似，都是對(duì)JVM規(guī)范中方法區(qū)的實(shí)現(xiàn)。元空間不在虛擬機(jī)中，而是在本地內(nèi)存中。
我們使用下面一個(gè)生活中的例子來(lái)說(shuō)明：
首先我們把整個(gè)內(nèi)存處理過(guò)程比作一個(gè)倉(cāng)庫(kù)管理，用戶會(huì)有不同的東西要在我們倉(cāng)庫(kù)做存取。
倉(cāng)庫(kù)中的貨物比作我們內(nèi)存中的實(shí)例，用戶會(huì)不確定時(shí)間來(lái)我們這做存取操作，現(xiàn)在讓我們來(lái)管理這個(gè)倉(cāng)庫(kù)，我們?nèi)绾巫龅叫首畲蠡?/p>
用戶會(huì)有不同大小的貨物要寄存，我們不做特殊處理，就是誰(shuí)先來(lái)了按照固定的順序存放。如下圖
但過(guò)了一段時(shí)間之后，用戶會(huì)不定期拿走自己的貨物
這時(shí)在我們倉(cāng)庫(kù)中就會(huì)產(chǎn)生大小不同的空位，如果這時(shí)還有用戶來(lái)存入貨物時(shí)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)我們需要拿著貨物在倉(cāng)庫(kù)中找到合適的空位放進(jìn)去（像俄羅斯方塊），但用戶的貨物不一定會(huì)正好放到對(duì)應(yīng)的空位中，就會(huì)產(chǎn)生不同大小的空位，而且不好找。
如果在有貨物取走之后我們就整理一次的話，又會(huì)非常累也耗時(shí)。
這時(shí)我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)，如果我們不對(duì)倉(cāng)庫(kù)做有效的劃分管理的話，我們的使用效率非常低。
我們將倉(cāng)庫(kù)邏輯的劃分為：
最常用： 用戶所有的貨物都先進(jìn)入到這里，如果用戶只是臨時(shí)存放，可以快速?gòu)倪@里取走。除非貨物大小超過(guò)倉(cāng)庫(kù)剩余空間（或我們認(rèn)定的大貨物）。
臨時(shí)緩沖1、2： 臨時(shí)緩沖存放，存放小于一定天數(shù)的貨物暫時(shí)放到這里，當(dāng)超出天數(shù)還未取走再放到后臺(tái)倉(cāng)庫(kù)中。
后臺(tái)倉(cāng)庫(kù)： 存放大貨物與長(zhǎng)期無(wú)人取的貨物
上圖劃分了倆大區(qū)域，左邊比較小的是常用區(qū)域，用戶在存入貨物時(shí)最先放到這里，對(duì)于臨時(shí)存取的貨物可以非?？斓奶幚怼?右邊比較大的區(qū)域做為后臺(tái)倉(cāng)庫(kù)，存放長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人取的或者常用區(qū)無(wú)法放下的大貨物。
通過(guò)這樣的劃分我們就可以把存取快的小貨物在一個(gè)較小的區(qū)域中處理，而不需要到大倉(cāng)庫(kù)中去找，可以極大的提升倉(cāng)庫(kù)效率。
JVM的垃圾回收算法是對(duì)內(nèi)存空間管理的一種實(shí)現(xiàn)算法，是在逐漸演進(jìn)中的內(nèi)存管理算法。
標(biāo)記-清除算法，就像他的名字一樣，分為“標(biāo)記”和“清除”兩個(gè)階段。首先遍歷所有內(nèi)存，將存活對(duì)象進(jìn)行標(biāo)記。清除階段遍歷堆中所有沒(méi)被標(biāo)記的對(duì)象進(jìn)行全部清除。在整個(gè)過(guò)程中會(huì)造成整個(gè)程序的stop the world。
缺點(diǎn)：
造成stop the world（暫停整個(gè)程序）
產(chǎn)生內(nèi)存碎片
效率低
為什么要stop the world？
舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，假設(shè)我們的程序與GC線程是一起運(yùn)行的，試想這樣一個(gè)場(chǎng)景。
假設(shè)我們剛標(biāo)記完的A對(duì)象（非存活對(duì)象），此時(shí)在程序當(dāng)中又new了一個(gè)新的對(duì)象B，且A對(duì)象可以到達(dá)B對(duì)象。 但由于此時(shí)A對(duì)象在標(biāo)記階段已被標(biāo)記為非存活對(duì)象，B對(duì)象錯(cuò)過(guò)了標(biāo)記階段。因此到清除階段時(shí)，新對(duì)象會(huì)將B對(duì)象清除掉。如此一來(lái)GC線程會(huì)導(dǎo)致程序無(wú)法正常工作。 我們剛new了一個(gè)對(duì)象，經(jīng)過(guò)一次GC，變?yōu)榱薾ull，會(huì)嚴(yán)重影響程序運(yùn)行。
產(chǎn)生內(nèi)存碎片
內(nèi)存被清理完之后就會(huì)產(chǎn)生像下圖3中（像俄羅斯方框游戲一樣），空閑的位置不連續(xù)，如果需要為新的對(duì)象分配內(nèi)存空間時(shí)，無(wú)法創(chuàng)建連續(xù)較大的空間，甚至在創(chuàng)建時(shí)還需要搜索整個(gè)內(nèi)存空間哪有空余空間可以分配。
效率低
也就是上邊兩個(gè)缺點(diǎn)的集合，會(huì)造成程序stop the world影響程序執(zhí)行，產(chǎn)生內(nèi)存碎片勢(shì)必在分配時(shí)會(huì)需要更多的時(shí)間去找合適的位置來(lái)分配。
為解決標(biāo)記清除算法的缺點(diǎn)，提升效率，“復(fù)制”收集算法出現(xiàn)了。它將可用的內(nèi)存空間按容量劃分為大小相等的兩塊，每次只使用其中一塊。當(dāng)這一塊內(nèi)存用完了，就將還存活的對(duì)象復(fù)制到另外一快上，然后把已使用過(guò)的內(nèi)存空間一次清理掉。
這樣使每次都是對(duì)其中一塊進(jìn)行內(nèi)存回收，內(nèi)存分配也不用考慮內(nèi)存碎片等復(fù)雜情況，只要移動(dòng)指針按順序分配內(nèi)存就可以了，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單運(yùn)行高效。
缺點(diǎn)：
在存活對(duì)象較多時(shí)，復(fù)制操作次數(shù)多，效率低。
內(nèi)存縮小了一半
針對(duì)以上兩種算法的問(wèn)題，又出現(xiàn)了“標(biāo)記-整理”算法，看名字與“標(biāo)記-清除”算法相似，不同的地方就是在“整理”階段。
在《深入理解Java虛擬機(jī)》中對(duì)“整理”階段的說(shuō)明是："讓所有存活對(duì)象都向一端移動(dòng)，然后直接清理掉端邊界以外的內(nèi)存"
沒(méi)有找到具體某一個(gè)使用的方案，我分別畫了3張圖來(lái)表示我的理解：
標(biāo)記-移動(dòng)-清除
類似冒泡排序，把存活對(duì)象像最左側(cè)移動(dòng)
疑問(wèn)：
如果確定邊界？記錄最后一個(gè)存活對(duì)象移動(dòng)的位置，后邊的全部清除？
為什么不是遇到可回收對(duì)象先回收再移動(dòng)，這樣可以減少移動(dòng)可回收對(duì)象的操作（除非回收需要的性能比移動(dòng)還高）
標(biāo)記-移動(dòng)-清除 2
劃分移動(dòng)區(qū)域，將存活對(duì)象暫時(shí)放到該區(qū)域，然后一次清理使用過(guò)的內(nèi)存，最后再將存活對(duì)象一次移動(dòng)
疑問(wèn)：
如何分配邏輯足夠存活對(duì)象的連續(xù)內(nèi)存空間？
如果空間不足怎么辦？
標(biāo)記-清除-整理
以上我對(duì)標(biāo)記-整理算法理解，如有不對(duì)的地方還請(qǐng)指正。
參考資料：
https://liujiacai.net/blog/2018/07/08/mark-sweep/
https://www.azul.com/files/Understanding_Java_Garbage_Collection_v41.pdf
分代收集不是一種新的算法，是針對(duì)對(duì)象的存活周期的不同將內(nèi)存劃分為幾塊。當(dāng)前商業(yè)虛擬機(jī)的垃圾收集都采用“分代收集”。
GC分代的基本假設(shè)：絕大部分對(duì)象的生命周期都非常短暫，存活時(shí)間短。
把Java堆分為新生代和老年代，這樣就可以根據(jù)各個(gè)年代的特點(diǎn)采用最適當(dāng)?shù)氖占惴ā?/p>
新生代 每次垃圾收集時(shí)都發(fā)現(xiàn)有大批對(duì)象死去，只有少量存活，那就選用復(fù)制算法，只需要付出少量存活對(duì)象的復(fù)制成本就可以完成收集。
老年代 因?yàn)閷?duì)象存活率高、沒(méi)有額外空間對(duì)它進(jìn)行分配擔(dān)保，就必須使用“標(biāo)記-清理”或“標(biāo)記-整理”算法來(lái)進(jìn)行回收。
垃圾收集器，就是針對(duì)垃圾回收算法的具體實(shí)現(xiàn)。
下圖是對(duì)收集器的推薦組合關(guān)系圖，有連線的說(shuō)明可以搭配使用。沒(méi)有最好的收集器，也沒(méi)有萬(wàn)能的收集器，只有最合適的收集器。
Serial
特點(diǎn)：
- 單線程、簡(jiǎn)單高效（與其他收集器的單線程相比），對(duì)于限定單個(gè)CPU的環(huán)境來(lái)說(shuō)，Serial收集器由于沒(méi)有線程交互的開銷，專心做垃圾收集自然可以獲得最高的單線程收集效率。 - 收集器進(jìn)行垃圾回收時(shí)，必須暫停其他所有的工作線程，直到它結(jié)束（Stop The World）。
應(yīng)用場(chǎng)景：
適用于Client模式下的虛擬機(jī)
ParNew
ParNew收集器其實(shí)就是Serial收集器的多線程版本。
除了使用多線程外其余行為均和Serial收集器一模一樣（參數(shù)控制、收集算法、Stop The World、對(duì)象分配規(guī)則、回收策略等）
特點(diǎn)：
- 多線程、ParNew收集器默認(rèn)開啟的收集線程數(shù)與CPU的數(shù)量相同，在CPU非常多的環(huán)境中，可以使用-XX:ParallelGCThreads參數(shù)來(lái)限制垃圾收集的線程數(shù)。 - 與Serial收集器一樣存在Stop The World問(wèn)題
應(yīng)用場(chǎng)景：
ParNew收集器是許多運(yùn)行在Server模式下的虛擬機(jī)中首選的新生代收集器，因?yàn)樗浅薙erial收集器外，唯一一個(gè)能與CMS收集器配合工作的。
Parallel Scavenge
與吞吐量關(guān)系密切，故也稱為吞吐量?jī)?yōu)先收集器。 除了使用多線程外其余行為均和Serial收集器一模一樣（參數(shù)控制、收集算法、Stop The World、對(duì)象分配規(guī)則、回收策略等）
特點(diǎn)：
屬于新生代收集器也是采用復(fù)制算法的收集器，又是并行的多線程收集器（與ParNew收集器類似）。
該收集器的目標(biāo)是達(dá)到一個(gè)可控制的吞吐量。還有一個(gè)值得關(guān)注的點(diǎn)是：GC自適應(yīng)調(diào)節(jié)策略（與ParNew收集器最重要的一個(gè)區(qū)別）
GC自適應(yīng)調(diào)節(jié)策略：
Parallel Scavenge收集器可設(shè)置-XX:+UseAdptiveSizePolicy參數(shù)。 當(dāng)開關(guān)打開時(shí)不需要手動(dòng)指定新生代的大小（-Xmn）、Eden與Survivor區(qū)的比例（-XX:SurvivorRation）、晉升老年代的對(duì)象年齡（-XX:PretenureSizeThreshold）等。 虛擬機(jī)會(huì)根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況收集性能監(jiān)控信息，動(dòng)態(tài)設(shè)置這些參數(shù)以提供最優(yōu)的停頓時(shí)間和最高的吞吐量，這種調(diào)節(jié)方式稱為GC的自適應(yīng)調(diào)節(jié)策略。 Parallel Scavenge收集器使用兩個(gè)參數(shù)控制吞吐量： XX:MaxGCPauseMillis 控制最大的垃圾收集停頓時(shí)間 XX:GCRatio 直接設(shè)置吞吐量的大小。
Serial Old
Serial Old是Serial收集器的老年代版本。
特點(diǎn)：同樣是單線程收集器，采用標(biāo)記-整理算法。
應(yīng)用場(chǎng)景：主要也是使用在Client模式下的虛擬機(jī)中。也可在Server模式下使用。
Server模式下主要的兩大用途
1.在JDK1.5以及以前的版本中與Parallel Scavenge收集器搭配使用。 2.作為CMS收集器的后備方案，在并發(fā)收集Concurent Mode Failure時(shí)使用。
CMS
一種以獲取最短回收停頓時(shí)間為目標(biāo)的收集器。
特點(diǎn)：基于標(biāo)記-清除算法實(shí)現(xiàn)。并發(fā)收集、低停頓。
應(yīng)用場(chǎng)景：
適用于注重服務(wù)的響應(yīng)速度，希望系統(tǒng)停頓時(shí)間最短，給用戶帶來(lái)更好的體驗(yàn)等場(chǎng)景下。如web程序、b/s服務(wù)。
CMS收集器的運(yùn)行過(guò)程分為下列4步：
初始標(biāo)記：標(biāo)記GC Roots能直接到的對(duì)象。速度很快但是仍存在Stop The World問(wèn)題。 并發(fā)標(biāo)記：進(jìn)行GC Roots Tracing 的過(guò)程，找出存活對(duì)象且用戶線程可并發(fā)執(zhí)行。 重新標(biāo)記：為了修正并發(fā)標(biāo)記期間因用戶程序繼續(xù)運(yùn)行而導(dǎo)致標(biāo)記產(chǎn)生變動(dòng)的那一部分對(duì)象的標(biāo)記記錄。仍然存在Stop The World問(wèn)題。 并發(fā)清除：對(duì)標(biāo)記的對(duì)象進(jìn)行清除回收。
CMS收集器的內(nèi)存回收過(guò)程是與用戶線程一起并發(fā)執(zhí)行的。
CMS收集器的缺點(diǎn)：
對(duì)CPU資源非常敏感。
無(wú)法處理浮動(dòng)垃圾，可能出現(xiàn)Concurrent Model Failure失敗而導(dǎo)致另一次Full GC的產(chǎn)生。
因?yàn)椴捎脴?biāo)記-清除算法所以會(huì)存在空間碎片的問(wèn)題，導(dǎo)致大對(duì)象無(wú)法分配空間，不得不提前觸發(fā)一次Full GC。
G1
一款面向服務(wù)端應(yīng)用的垃圾收集器。不再是將整個(gè)內(nèi)存區(qū)域按代整體劃分，他根據(jù)，將每一個(gè)內(nèi)存單元獨(dú)立為Region區(qū)，每個(gè)Region還是按代劃分。 如下圖：
特點(diǎn)：
- 并行與并發(fā)：G1能充分利用多CPU、多核環(huán)境下的硬件優(yōu)勢(shì)，使用多個(gè)CPU來(lái)縮短Stop-The-World停頓時(shí)間。 部分收集器原本需要停頓Java線程來(lái)執(zhí)行GC動(dòng)作，G1收集器仍然可以通過(guò)并發(fā)的方式讓Java程序繼續(xù)運(yùn)行。 - 分代收集：G1能夠獨(dú)自管理整個(gè)Java堆，并且采用不同的方式去處理新創(chuàng)建的對(duì)象和已經(jīng)存活了一段時(shí)間、熬過(guò)多次GC的舊對(duì)象以獲取更好的收集效果。 - 空間整合：G1運(yùn)作期間不會(huì)產(chǎn)生空間碎片，收集后能提供規(guī)整的可用內(nèi)存。 - 可預(yù)測(cè)的停頓：G1除了追求低停頓外，還能建立可預(yù)測(cè)的停頓時(shí)間模型。能讓使用者明確指定在一個(gè)長(zhǎng)度為M毫秒的時(shí)間段內(nèi)，消耗在垃圾收集上的時(shí)間不得超過(guò)N毫秒。
G1為什么能建立可預(yù)測(cè)的停頓時(shí)間模型？
因?yàn)樗杏?jì)劃的避免在整個(gè)Java堆中進(jìn)行全區(qū)域的垃圾收集。G1跟蹤各個(gè)Region里面的垃圾堆積的大小，在后臺(tái)維護(hù)一個(gè)優(yōu)先列表，每次根據(jù)允許的收集時(shí)間，優(yōu)先回收價(jià)值最大的Region。這樣就保證了在有限的時(shí)間內(nèi)可以獲取盡可能高的收集效率。
G1與其他收集器的區(qū)別：
其他收集器的工作范圍是整個(gè)新生代或者老年代、G1收集器的工作范圍是整個(gè)Java堆。在使用G1收集器時(shí)，它將整個(gè)Java堆劃分為多個(gè)大小相等的獨(dú)立區(qū)域（Region）。雖然也保留了新生代、老年代的概念，但新生代和老年代不再是相互隔離的，他們都是一部分Region（不需要連續(xù)）的集合。
G1收集器存在的問(wèn)題：
Region不可能是孤立的，分配在Region中的對(duì)象可以與Java堆中的任意對(duì)象發(fā)生引用關(guān)系。在采用可達(dá)性分析算法來(lái)判斷對(duì)象是否存活時(shí)，得掃描整個(gè)Java堆才能保證準(zhǔn)確性。其他收集器也存在這種問(wèn)題（G1更加突出而已）。會(huì)導(dǎo)致Minor GC效率下降。
G1收集器是如何解決上述問(wèn)題的？
采用Remembered Set來(lái)避免整堆掃描。G1中每個(gè)Region都有一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的Remembered Set，虛擬機(jī)發(fā)現(xiàn)程序在對(duì)Reference類型進(jìn)行寫操作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)Write Barrier暫時(shí)中斷寫操作，檢查Reference引用對(duì)象是否處于多個(gè)Region中（即檢查老年代中是否引用了新生代中的對(duì)象），如果是，便通過(guò)CardTable把相關(guān)引用信息記錄到被引用對(duì)象所屬的Region的Remembered Set中。當(dāng)進(jìn)行內(nèi)存回收時(shí)，在GC根節(jié)點(diǎn)的枚舉范圍中加入Remembered Set即可保證不對(duì)全堆進(jìn)行掃描也不會(huì)有遺漏。
如果不計(jì)算維護(hù) Remembered Set 的操作，G1收集器大致可分為如下步驟：
- 初始標(biāo)記：僅標(biāo)記GC Roots能直接到的對(duì)象，并且修改TAMS（Next Top at Mark Start）的值，讓下一階段用戶程序并發(fā)運(yùn)行時(shí)，能在正確可用的Region中創(chuàng)建新對(duì)象。（需要線程停頓，但耗時(shí)很短。） - 并發(fā)標(biāo)記：從GC Roots開始對(duì)堆中對(duì)象進(jìn)行可達(dá)性分析，找出存活對(duì)象。（耗時(shí)較長(zhǎng)，但可與用戶程序并發(fā)執(zhí)行） - 最終標(biāo)記：為了修正在并發(fā)標(biāo)記期間因用戶程序執(zhí)行而導(dǎo)致標(biāo)記產(chǎn)生變化的那一部分標(biāo)記記錄。且對(duì)象的變化記錄在線程Remembered Set Logs里面，把Remembered Set Logs里面的數(shù)據(jù)合并到Remembered Set中。（需要線程停頓，但可并行執(zhí)行。） - 篩選回收：對(duì)各個(gè)Region的回收價(jià)值和成本進(jìn)行排序，根據(jù)用戶所期望的GC停頓時(shí)間來(lái)制定回收計(jì)劃。（可并發(fā)執(zhí)行）
上邊詳細(xì)說(shuō)了垃圾收集相關(guān)的內(nèi)容，那有很重要的一點(diǎn)沒(méi)有說(shuō)，就是如何確定某個(gè)對(duì)象是垃圾對(duì)象，可被回收呢? 有下邊兩種方式，虛擬機(jī)中使用的是可達(dá)性分析算法。
引用計(jì)數(shù)法
給對(duì)象添加一個(gè)引用計(jì)數(shù)器，每當(dāng)有一個(gè)地方引用他的時(shí)候，計(jì)數(shù)器的數(shù)值就+1，當(dāng)引用失效時(shí)，計(jì)數(shù)器就-1。
任何時(shí)候計(jì)數(shù)器的數(shù)值都為0的對(duì)象時(shí)不可能再被使用的。
可達(dá)性分析算法 （java使用）
以GC Roots的對(duì)象作為起始點(diǎn)，從這些起始點(diǎn)開始向下搜索，搜索所搜過(guò)的路徑稱為引用鏈Reference Chain，當(dāng)一個(gè)對(duì)象到GC Roots沒(méi)有任何引用鏈相連接時(shí)，則證明此對(duì)象時(shí)不可用的。
什么是GC Roots？
在虛擬機(jī)中可作為GC Roots的對(duì)象有以下幾種：
虛擬機(jī)棧中引用的對(duì)象
方法區(qū)中類靜態(tài)屬性引用的對(duì)象
方法區(qū)常量引用的對(duì)象
本地方法棧引用的對(duì)象
匯編指令是指可被虛擬機(jī)識(shí)別指令，我們平時(shí)看到的.class字節(jié)碼文件中就存放著我們某個(gè)類的匯編指令，通過(guò)了解匯編指令，可以幫助我們更深入了解虛擬機(jī)的工作機(jī)制與內(nèi)存分配方式。
javap是jdk自帶的反解析工具。它的作用就是根據(jù)class字節(jié)碼文件，反解析出當(dāng)前類對(duì)應(yīng)的code區(qū)（匯編指令）、本地變量表、異常表和代碼行偏移量映射表、常量池等等信息。
當(dāng)然這些信息中，有些信息（如本地變量表、指令和代碼行偏移量映射表、常量池中方法的參數(shù)名稱等等）需要在使用javac編譯成class文件時(shí)，指定參數(shù)才能輸出，比如，你直接javac xx.java，就不會(huì)在生成對(duì)應(yīng)的局部變量表等信息，如果你使用javac -g xx.java就可以生成所有相關(guān)信息了。
javap的用法格式： javap <options> <classes>
用法與參數(shù)： -help --help -? 輸出此用法消息 -version 版本信息，其實(shí)是當(dāng)前javap所在jdk的版本信息，不是class在哪個(gè)jdk下生成的。 -v -verbose 輸出附加信息（包括行號(hào)、本地變量表，反匯編等詳細(xì)信息） -l 輸出行號(hào)和本地變量表 -public 僅顯示公共類和成員 -protected 顯示受保護(hù)的/公共類和成員 -package 顯示程序包/受保護(hù)的/公共類 和成員 (默認(rèn)) -p -private 顯示所有類和成員 -c 對(duì)代碼進(jìn)行反匯編 -s 輸出內(nèi)部類型簽名 -sysinfo 顯示正在處理的類的系統(tǒng)信息 (路徑, 大小, 日期, MD5 散列) -constants 顯示靜態(tài)最終常量 -classpath <path> 指定查找用戶類文件的位置 -bootclasspath <path> 覆蓋引導(dǎo)類文件的位置
一般常用的是-v -l -c三個(gè)選項(xiàng)。
下面通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單例子說(shuō)明一下匯編指令，具體說(shuō)明會(huì)以注釋形式說(shuō)明。
具體指令作用與意思可參考該地址：
https://my.oschina.net/u/1019754/blog/3116798
package com.freecloud.javabasics.javap;
/**
* @Author: maomao
* @Date: 2019-11-01 09:57
*/
public class StringJavap {
/**
* String與StringBuilder
*/
public void StringAndStringBuilder(){
String s1 = "111" + "222";
StringBuilder s2 = new StringBuilder("111").append("222");
System.out.println(s1);
System.out.println(s2);
}
public void StringStatic(){
String s1 = "333";
String s2 = "444";
String s3 = s1 + s2;
String s4 = s1 + "555";
}
private static final String STATIC_STRING = "staticString";
public void StringStatic2(){
String s1 = "111";
String s2 = STATIC_STRING + 111;
}
}匯編指令
//文件地址
Classfile /Users/workspace/free-cloud-test/free-javaBasics/javap/target/classes/com/freecloud/javabasics/javap/StringJavap.class
//最后修改日期與文件大小
Last modified 2019-11-5; size 1432 bytes
MD5 checksum 1c6892dd51b214a205eae9612124535d
Compiled from "StringJavap.java"
//類信息
public class com.freecloud.javabasics.javap.StringJavap
minor version: 0
//編譯版本號(hào)(jdk1.8)
major version: 52
flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
//常量池
Constant pool:
#1 = Methodref #18.#45 // java/lang/Object."<init>":()V
#2 = String #46 // 111222
#3 = Class #47 // java/lang/StringBuilder
#4 = String #48 // 111
#5 = Methodref #3.#49 // java/lang/StringBuilder."<init>":(Ljava/lang/String;)V
#6 = String #50 // 222
#7 = Methodref #3.#51 // java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
#8 = Fieldref #52.#53 // java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
#9 = Methodref #54.#55 // java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
#10 = Methodref #54.#56 // java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/Object;)V
#11 = String #57 // 333
#12 = String #58 // 444
#13 = Methodref #3.#45 // java/lang/StringBuilder."<init>":()V
#14 = Methodref #3.#59 // java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;
#15 = String #60 // 555
#16 = Class #61 // com/freecloud/javabasics/javap/StringJavap
#17 = String #62 // staticString111
#18 = Class #63 // java/lang/Object
#19 = Utf8 STATIC_STRING
#20 = Utf8 Ljava/lang/String;
#21 = Utf8 ConstantValue
#22 = String #64 // staticString
#23 = Utf8 <init>
#24 = Utf8 ()V
#25 = Utf8 Code
#26 = Utf8 LineNumberTable
#27 = Utf8 LocalVariableTable
#28 = Utf8 this
#29 = Utf8 Lcom/freecloud/javabasics/javap/StringJavap;
#30 = Utf8 main
#31 = Utf8 ([Ljava/lang/String;)V
#32 = Utf8 args
#33 = Utf8 [Ljava/lang/String;
#34 = Utf8 MethodParameters
#35 = Utf8 StringAndStringBuilder
#36 = Utf8 s1
#37 = Utf8 s2
#38 = Utf8 Ljava/lang/StringBuilder;
#39 = Utf8 StringStatic
#40 = Utf8 s3
#41 = Utf8 s4
#42 = Utf8 StringStatic2
#43 = Utf8 SourceFile
#44 = Utf8 StringJavap.java
#45 = NameAndType #23:#24 // "<init>":()V
#46 = Utf8 111222
#47 = Utf8 java/lang/StringBuilder
#48 = Utf8 111
#49 = NameAndType #23:#65 // "<init>":(Ljava/lang/String;)V
#50 = Utf8 222
#51 = NameAndType #66:#67 // append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
#52 = Class #68 // java/lang/System
#53 = NameAndType #69:#70 // out:Ljava/io/PrintStream;
#54 = Class #71 // java/io/PrintStream
#55 = NameAndType #72:#65 // println:(Ljava/lang/String;)V
#56 = NameAndType #72:#73 // println:(Ljava/lang/Object;)V
#57 = Utf8 333
#58 = Utf8 444
#59 = NameAndType #74:#75 // toString:()Ljava/lang/String;
#60 = Utf8 555
#61 = Utf8 com/freecloud/javabasics/javap/StringJavap
#62 = Utf8 staticString111
#63 = Utf8 java/lang/Object
#64 = Utf8 staticString
#65 = Utf8 (Ljava/lang/String;)V
#66 = Utf8 append
#67 = Utf8 (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
#68 = Utf8 java/lang/System
#69 = Utf8 out
#70 = Utf8 Ljava/io/PrintStream;
#71 = Utf8 java/io/PrintStream
#72 = Utf8 println
#73 = Utf8 (Ljava/lang/Object;)V
#74 = Utf8 toString
#75 = Utf8 ()Ljava/lang/String;
{
//默認(rèn)構(gòu)造方法
public com.freecloud.javabasics.javap.StringJavap();
//輸入?yún)?shù)（該處表示無(wú)參）
descriptor: ()V
flags: ACC_PUBLIC
//指令代碼《也是執(zhí)行代碼，重點(diǎn)關(guān)注》
Code:
stack=1, locals=1, args_size=1
0: aload_0
1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V
4: return
//指令與代碼中的行號(hào)關(guān)系
LineNumberTable:
line 7: 0
//本地變量表
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
0 5 0 this Lcom/freecloud/javabasics/javap/StringJavap;
// 對(duì)應(yīng)StringAndStringBuilder方法
public void StringAndStringBuilder();
descriptor: ()V
//描述方法關(guān)鍵字
flags: ACC_PUBLIC
Code:
//stack() locals(本地變量數(shù)/方法內(nèi)使用的變量數(shù)) args_size(入?yún)?shù)，所有方法都有一個(gè)this所以參數(shù)至少為1)
stack=3, locals=3, args_size=1
//通過(guò)#2可在常量池中找到111222字符串，表示在編譯時(shí)就把原本的"111" + "222"合并為一個(gè)常量
0: ldc #2 // String 111222
2: astore_1
3: new #3 // class java/lang/StringBuilder
6: dup
7: ldc #4 // String 111
9: invokespecial #5 // Method java/lang/StringBuilder."<init>":(Ljava/lang/String;)V
12: ldc #6 // String 222
14: invokevirtual #7 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
17: astore_2
18: getstatic #8 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
21: aload_1
22: invokevirtual #9 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
25: getstatic #8 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
28: aload_2
29: invokevirtual #10 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/Object;)V
//返回指針，無(wú)論方法是否有返回值，都會(huì)有該指令，作用是出棧
32: return
LineNumberTable:
line 19: 0
line 20: 3
line 22: 18
line 23: 25
line 24: 32
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
0 33 0 this Lcom/freecloud/javabasics/javap/StringJavap;
3 30 1 s1 Ljava/lang/String;
18 15 2 s2 Ljava/lang/StringBuilder;
public void StringStatic();
descriptor: ()V
flags: ACC_PUBLIC
Code:
stack=2, locals=5, args_size=1
0: ldc #11 // String 333
2: astore_1
3: ldc #12 // String 444
5: astore_2
6: new #3 // class java/lang/StringBuilder
9: dup
10: invokespecial #13 // Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V
13: aload_1
14: invokevirtual #7 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
17: aload_2
18: invokevirtual #7 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
21: invokevirtual #14 // Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;
24: astore_3
25: new #3 // class java/lang/StringBuilder
28: dup
29: invokespecial #13 // Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V
32: aload_1
33: invokevirtual #7 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
36: ldc #15 // String 555
38: invokevirtual #7 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
41: invokevirtual #14 // Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;
44: astore 4
46: return
LineNumberTable:
line 27: 0
line 28: 3
line 29: 6
line 30: 25
line 31: 46
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
0 47 0 this Lcom/freecloud/javabasics/javap/StringJavap;
3 44 1 s1 Ljava/lang/String;
6 41 2 s2 Ljava/lang/String;
25 22 3 s3 Ljava/lang/String;
46 1 4 s4 Ljava/lang/String;
public void StringStatic2();
descriptor: ()V
flags: ACC_PUBLIC
Code:
stack=1, locals=3, args_size=1
0: ldc #4 // String 111
2: astore_1
3: ldc #17 // String staticString111
5: astore_2
6: return
LineNumberTable:
line 35: 0
line 36: 3
line 37: 6
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
0 7 0 this Lcom/freecloud/javabasics/javap/StringJavap;
3 4 1 s1 Ljava/lang/String;
6 1 2 s2 Ljava/lang/String;
}
SourceFile: "StringJavap.java"可以在指令集中明確看到我們上邊講解的內(nèi)存運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的一些影子。
比如常量池、本地變量表、虛擬機(jī)棧（每個(gè)方法可以理解為一個(gè)棧，具體方法內(nèi)就是Code區(qū)）、返回地址(return)
以上就是怎樣解析JVM虛擬機(jī)，小編相信有部分知識(shí)點(diǎn)可能是我們?nèi)粘９ぷ鲿?huì)見到或用到的。希望你能通過(guò)這篇文章學(xué)到更多知識(shí)。更多詳情敬請(qǐng)關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道。
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