读书笔记——深入理解虚拟机

自动内存管理机制

Java与C++之间有一堵由内存分配和垃圾收集所围成的“高强”，墙外面的人想进去，强里面的人却想出来。

java内存区域与内存溢出异常

每个线程私有

• 程序计数器：可以看做是当前线程所执行的字节码的行号指示器。
• Java虚拟机栈：虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型：每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧(Stack Frame)用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法从调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。
• 本地方法栈：虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则为虚拟机使用到的Native方法服务。

共享公有

• 堆：存放对象实例
• 方法区：用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。
• 运行时常量(Runtime Constant Pool)是方法区的一部分。Class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外，还有一项信息是常量池(Constant Pool Table),用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放。

垃圾收集器GC(Garbage Collection)与内存分配策略

• 对象已死？

  • 引用计数算法(Reference Counting):无法解决循环引用的问题。
  • 可达性分析算法(Reachability Analysis):判断对象的引用链是否可达。

• 垃圾收集算法

  • 标记-清除(Mark-Sweep)：效率不高；空间碎片。
    
  • 复制算法(Copy)：内存等容量分为A、B两块，每次使用其中一块，当这块内存使用完后，将还存活的对象复制到另外一块上面，并对当前半区进行内存回收。将内存缩小为以前的一半。
    
  • 标记-整理(Mark-Compact):
    
  • 分代收集算法(Generational Collection)：更具对象存活周期的不同，一般分为新生代和老年代。

虚拟机执行子系统

代码编译的结果从本地机器码转为字节码，是存储格式发展的一小步，却是编程语言发展的一大步

类文件结构

待续。。。

虚拟机类加载机制

类加载的过程

• 加载

  • 通过一个类的权限定名（ZIP、网络、运行时生成动态代理——java.lang.reflect.Proxy）来获取定义此类的二进制字节流；
  • 将这个字节流所代表的静态存储结构转化为方法区的二进制字节流；
  • 在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口。

  非数组类可以通过类加载器控制，而数组类由Java虚拟机直接创建。

连接阶段：

• 验证

  • 目的是为了确保Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求，避免不会危害虚拟机自身的安全。
  • 主要分为：文件格式验证、元数据验证、字节码验证、符号引用验证。

• 准备

  • 准备阶段是正式为类变量分配内存并设置类变量初始值的阶段，这些变量所使用的内存都将在方法区中进行分配
  • 通常情况下初始化仅包括被static修饰的类变量相应的零值；被final修饰的类变量被初始化时会进行赋值操作。
    

  public static int value = 123;  // value = 0public static final int value = 123; // value = 123

• 解析

  • 解析阶段是虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程。解析动作主要针对类或、字段、类方法、接口方法、方法类型、方法句柄、调用点限定符
  • 符号引用(Symbolic References):符号引用以一组符号来描述所引用的目标，符号可以是任何形式的字面量，只要使用时能无歧义地定位到目标即可。
  • 直接引用(Direct References):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。

• 初始化

  • 初始化阶段是执行类构造器方法的过程

虚拟机字节码执行引擎

- 基于栈的指令集与基于寄存器的指令集