Android客户端面试基础(二)-JVM
来源:互联网 发布:网上药店 淘宝 编辑:程序博客网 时间:2024/06/06 05:45
1).Eden区
2).Survival from to
3).年老代
标记清除
- 暂停用户线程,通过GC Root使用可达性算法标记存活对象
- 清除未被标记的垃圾对象
- 效率较低,需要暂停用户线程
- 清除垃圾对象后内存空间不连续,存在较多内存碎片
- 暂停用户线程,标记所有存活对象
- 移动所有存活对象,按内存地址次序一次排列,回收末端对象以后的内存空间
- 暂停用户线程,标记活动空间的存活对象
- 把活动空间的存活对象复制到空闲空间去,清除活动空间
- 需要浪费一定的内存作为空闲空间
- 如果对象的存活率很高,则需要复制大量存活对象,导致效率低下
最基本、发展历史最久的收集器,这个收集器是一个采用复制算法的单线程的收集器,单线程一方面意味着它只会使用一个CPU或一条线程去完成垃圾收集工作,另一方面也意味着它进行垃圾收集时必须暂停其他线程的所有工作,直到它收集结束为止。后者意味着,在用户不可见的情况下要把用户正常工作的线程全部停掉,这对很多应用是难以接受的。不过实际上到目前为止,Serial收集器依然是虚拟机运行在Client模式下的默认新生代收集器,因为它简单而高效。用户桌面应用场景中,分配给虚拟机管理的内存一般来说不会很大,收集几十兆甚至一两百兆的新生代停顿时间在几十毫秒最多一百毫秒,只要不是频繁发生,这点停顿是完全可以接受的。
2).ParNew收集器
ParNew收集器其实就是Serial收集器的多线程版本, 除了使用多条线程进行垃圾收集外,其余行为和Serial收集器完全一样,包括使用的也是复制算法。ParNew收集器除了多线程以外和Serial收集 器并没有太多创新的地方,但是它却是Server模式下的虚拟机首选的新生代收集器,其中有一个很重要的和性能无关的原因是,除了Serial收集器外, 目前只有它能与CMS收集器配合工作(看图)。CMS收集器是一款几乎可以认为有划时代意义的垃圾收集器,因为它第一次实现了让垃圾收集线程与用户线程基 本上同时工作。ParNew收集器在单CPU的环境中绝对不会有比Serial收集器更好的效果,甚至由于线程交互的开销,该收集器在两个CPU的环境中 都不能百分之百保证可以超越Serial收集器。当然,随着可用CPU数量的增加,它对于GC时系统资源的有效利用还是很有好处的。它默认开启的收集线程 数与CPU数量相同,在CPU数量非常多的情况下,可以使用-XX:ParallelGCThreads参数来限制垃圾收集的线程数。
3).Parallel收集器
Parallel收集器也是一个新生代收集器,也是用复制算法的收集器,也是并行的多线程收集器,但是它的特点是它的关注点和其他收集器不同。介绍这个收集器主要还是介绍吞吐量的概念。CMS等收集器的关注点是尽可能缩短垃圾收集时用户线程的停顿时间,而Parallel收集器的目标则是打到一个可控制的吞吐量。所谓吞吐量的意思就是CPU用于运行用户代码时间与CPU总消耗时间的比值,即吞吐量=运行用户代码时间/(运行用户代码时间+垃圾收集时间),虚拟机总运行100分钟,垃圾收集1分钟,那吞吐量就是99%。另外,Parallel收集器是虚拟机运行在Server模式下的默认垃圾收集器。
停顿时间短适合需要与用户交互的程序,良好的响应速度能提升用户体验;高吞吐量则可以高效率利用CPU时间,尽快完成运算任务,主要适合在后台运算而不需要太多交互的任务。
虚拟机提 供了-XX:MaxGCPauseMillis和-XX:GCTimeRatio两个参数来精确控制最大垃圾收集停顿时间和吞吐量大小。不过不要以为前者 越小越好,GC停顿时间的缩短是以牺牲吞吐量和新生代空间换取的。由于与吞吐量关系密切,Parallel收集器也被称为“吞吐量优先收集器”。 Parallel收集器有一个-XX:+UseAdaptiveSizePolicy参数,这是一个开关参数,这个参数打开之后,就不需要手动指定新生代 大小、Eden区和Survivor参数等细节参数了,虚拟机会根据当亲系统的运行情况手机性能监控信息,动态调整这些参数以提供最合适的停顿时间或者最 大的吞吐量。如果对于垃圾收集器运作原理不太了解,以至于在优化比较困难的时候,使用Parallel收集器配合自适应调节策略,把内存管理的调优任务交给虚拟机去完成将是一个不错的选择。
4).Serial Old收集器
Serial收集器的老年代版本,同样是一个单线程收集器,使用“标记-整理算法”,这个收集器的主要意义也是在于给Client模式下的虚拟机使用。
5).Parallel Old收集器
Parallel收集器的老年代版本,使用多线程和“标记-整理”算法。这个收集器在JDK 1.6之后的出现,“吞吐量优先收集器”终于有了比较名副其实的应用组合,在注重吞吐量以及CPU资源敏感的场合,都可以优先考虑Parallel收集器+Parallel Old收集器的组合。
6).CMS收集器
CMS收集器是一种以获取最短回收停顿时间为目标的老年代收集器。目前很大一部分Java应用集中在互联网站或者B/S系统的服务端上,这类应用尤其注重服务的响应速度,希望系统停顿时间最短,以给用户带来较好的体验,CMS收集器就非常符合这类应用的需求。CMS收集器从名字就能看出是基于“标记-清除”算法实现的。
7).G1收集器
a)加载:
加载阶段是“类加载机制”中的一个阶段,这个阶段通常也被称作“装载”,主要完成:
1).通过“类全名”来获取定义此类的二进制字节流
2).将字节流所代表的静态存储结构转换为方法区的运行时数据结构
3).在java堆中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象,作为方法区这些数据的访问入口
虚拟机规范对于“通过“类全名”来获取定义此类的二进制字节流”并没有指明二进制流必须要从一个本地class文件中获取,准确地说是根本没有指明要从哪里获取及怎样获取。例如:
- 从Zip包中读取,这很常见,最终成为日后JAR、EAR、WAR格式的基础。
- 从网络获取,常见应用Applet。
- 运行时计算生成,这种场景使用的最多的就是动态代理技术,在java.lang.reflect.Proxy中,就是用ProxyGenerator.generateProxyClass来为特定接口生成$Prxoy的代理类的二进制字节流。
- 由其他格式文件生成,典型场景:JSP应用
- 从数据库中读取,这种场景相对少见,有些中间件服务器(如SAP Netweaver)可以选择把程序安装到数据库中来完成程序代码在集群间的分发。
b)验证:
验证是链接阶段的第一步,这一步主要的目的是确保class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求,并且不会危害虚拟机自身安全。
验证阶段主要包括四个检验过程:文件格式验证、元数据验证、字节码验证和符号引用验证。
1).文件格式验证
验证class文件格式规范,例如: class文件是否已魔术0xCAFEBABE开头 , 主、次版本号是否在当前虚拟机处理范围之内等
2).元数据验证
这个阶段是对字节码描述的信息进行语义分析,以保证起描述的信息符合java语言规范要求。验证点可能包括:这个类是否有父类(除了java.lang.Object之外,所有的类都应当有父类)、这个类是否继承了不允许被继承的类(被final修饰的)、如果这个类的父类是抽象类,是否实现了起父类或接口中要求实现的所有方法。
3).字节码验证
进行数据流和控制流分析,这个阶段对类的方法体进行校验分析,这个阶段的任务是保证被校验类的方法在运行时不会做出危害虚拟机安全的行为。如:保证访法体中的类型转换有效,例如可以把一个子类对象赋值给父类数据类型,这是安全的,但不能把一个父类对象赋值给子类数据类型、保证跳转命令不会跳转到方法体以外的字节码命令上。
4).符号引用验证
符号引用中通过字符串描述的全限定名是否能找到对应的类、符号引用类中的类,字段和方法的访问性(private、protected、public、default)是否可被当前类访问。
c)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,这些内存都将在方法区中进行分配。这个阶段中有两个容易产生混淆的知识点,首先是这时候进行内存分配的仅包括类变量(static 修饰的变量),而不包括实例变量,实例变量将会在对象实例化时随着对象一起分配在java堆中。其次是这里所说的初始值“通常情况”下是数据类型的零值,假设一个类变量定义为:
public static int value = 12;
那么变量value在准备阶段过后的初始值为0而不是12,因为这时候尚未开始执行任何java方法,而把value赋值为123的putstatic指令是程序被编译后,存放于类构造器<clinit>()方法之中,所以把value赋值为12的动作将在初始化阶段才会被执行。
上面所说的“通常情况”下初始值是零值,那相对于一些特殊的情况,如果类字段的字段属性表中存在ConstantValue属性,那在准备阶段变量value就会被初始化为ConstantValue属性所指定的值,建设上面类变量value定义为:
public static final int value = 123;
编译时javac将会为value生成ConstantValue属性,在准备阶段虚拟机就会根据ConstantValue的设置将value设置为123。
d)解析:
解析阶段是虚拟机常量池内的符号引用替换为直接引用的过程。
符号引用:符号引用是一组符号来描述所引用的目标对象,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。符号引用与虚拟机实现的内存布局无关,引用的目标对象并不一定已经加载到内存中。
直接引用:直接引用可以是直接指向目标对象的指针、相对偏移量或是一个能间接定位到目标的句柄。直接引用是与虚拟机内存布局实现相关的,同一个符号引用在不同虚拟机实例上翻译出来的直接引用一般不会相同,如果有了直接引用,那引用的目标必定已经在内存中存在。
虚拟机规范并没有规定解析阶段发生的具体时间,只要求了在执行anewarry、checkcast、getfield、instanceof、invokeinterface、invokespecial、invokestatic、invokevirtual、multianewarray、new、putfield和putstatic这13个用于操作符号引用的字节码指令之前,先对它们使用的符号引用进行解析,所以虚拟机实现会根据需要来判断,到底是在类被加载器加载时就对常量池中的符号引用进行解析,还是等到一个符号引用将要被使用前才去解析它。
解析的动作主要针对类或接口、字段、类方法、接口方法四类符号引用进行。分别对应编译后常量池内的CONSTANT_Class_Info、CONSTANT_Fieldref_Info、CONSTANT_Methodef_Info、CONSTANT_InterfaceMethoder_Info四种常量类型。
1).类、接口的解析
2).字段解析
3).类方法解析
4).接口方法解析
e)初始化:
类的初始化阶段是类加载过程的最后一步,在准备阶段,类变量已赋过一次系统要求的初始值,而在初始化阶段,则是根据程序员通过程序制定的主观计划去初始化类变量和其他资源,或者可以从另外一个角度来表达:初始化阶段是执行类构造器<clinit>()方法的过程。在以下四种情况下初始化过程会被触发执行:
- 遇到new、getstatic、putstatic或invokestatic这4条字节码指令时,如果类没有进行过初始化,则需先触发其初始化。生成这4条指令的最常见的java代码场景是:使用new关键字实例化对象、读取或设置一个类的静态字段(被final修饰、已在编译器把结果放入常量池的静态字段除外)的时候,以及调用类的静态方法的时候。
- 使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用的时候
- 当初始化一个类的时候,如果发现其父类还没有进行过初始化、则需要先出发其父类的初始化
- jvm启动时,用户指定一个执行的主类(包含main方法的那个类),虚拟机会先初始化这个类
- 类构造器<clinit>()方法是由编译器自动收集类中的所有类变量的赋值动作和静态语句块(static块)中的语句合并产生的,编译器收集的顺序是由语句在源文件中出现的顺序所决定的,静态语句块中只能访问到定义在静态语句块之前的变量,定义在它之后的变量,在前面的静态语句快可以赋值,但是不能访问。
- 类构造器<clinit>()方法与类的构造函数(实例构造函数<init>()方法)不同,它不需要显式调用父类构造,虚拟机会保证在子类<clinit>()方法执行之前,父类的<clinit>()方法已经执行完毕。因此在虚拟机中的第一个执行的<clinit>()方法的类肯定是java.lang.Object。
- 由于父类的<clinit>()方法先执行,也就意味着父类中定义的静态语句快要优先于子类的变量赋值操作。
- <clinit>()方法对于类或接口来说并不是必须的,如果一个类中没有静态语句,也没有变量赋值的操作,那么编译器可以不为这个类生成<clinit>()方法。
- 接口中不能使用静态语句块,但接口与类不太能够的是,执行接口的<clinit>()方法不需要先执行父接口的<clinit>()方法。只有当父接口中定义的变量被使用时,父接口才会被初始化。另外,接口的实现类在初始化时也一样不会执行接口的<clinit>()方法。
- 虚拟机会保证一个类的<clinit>()方法在多线程环境中被正确加锁和同步,如果多个线程同时去初始化一个类,那么只会有一个线程执行这个类的<clinit>()方法,其他线程都需要阻塞等待,直到活动线程执行<clinit>()方法完毕。如果一个类的<clinit>()方法中有耗时很长的操作,那就可能造成多个进程阻塞。
(1).BootStrap ClassLoader:启动类加载器,负责加载存放在%JAVA_HOME%\lib目录中的,或者通被-Xbootclasspath参数所指定的路径中的,并且被java虚拟机识别的(仅按照文件名识别,如rt.jar,名字不符合的类库,即使放在指定路径中也不会被加载)类库到虚拟机的内存中,启动类加载器无法被java程序直接引用。
(2).Extension ClassLoader:扩展类加载器,由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现,负责加载%JAVA_HOME%\lib\ext目录中的,或者被java.ext.dirs系统变量所指定的路径中的所有类库,开发者可以直接使用扩展类加载器。
(3).Application ClassLoader:应用程序类加载器,由sun.misc.Launcher$AppClassLoader实现,负责加载用户类路径classpath上所指定的类库,是类加载器ClassLoader中的getSystemClassLoader()方法的返回值,开发者可以直接使用应用程序类加载器,如果程序中没有自定义过类加载器,该加载器就是程序中默认的类加载器。
这里需要注意的是上述三个JDK提供的类加载器虽然是父子类加载器关系,但是没有使用继承,而是使用了组合关系。
从JDK1.2开始,java虚拟机规范推荐开发者使用双亲委派模式(ParentsDelegation Model)进行类加载,其加载过程如下:
- 如果一个类加载器收到了类加载请求,它首先不会自己去尝试加载这个类,而是把类加载请求委派给父类加载器去完成。
- 每一层的类加载器都把类加载请求委派给父类加载器,直到所有的类加载请求都应该传递给顶层的启动类加载器。
- 如果顶层的启动类加载器无法完成加载请求,子类加载器尝试去加载,如果连最初发起类加载请求的类加载器也无法完成加载请求时,将会抛出ClassNotFoundException,而不再调用其子类加载器去进行类加载。
首先是两个概念:
- 静态类型:即是变量声明时的类型
- 实际类型:变量实例化时采用的类型
比如我们有这样一段代码
class Human {}public class Man extends Human {public static void main(String[] args) {Human man = new Man();}}我们就称变量 man 的静态类型为 Human,实际类型为 Man。
静态分派
在编译期所有依赖静态类型来定位方法执行版本的分派动作称为静态分派,其典型应用是方法重载(根据参数的静态类型来定位目标方法)。
动态分派
在运行期根据实际类型确定方法执行版本的分派动作称为动态分派,其典型应用是方法重写。
单分派和多分派
- 单分派:根据一个宗量对目标方法进行选择,动态分派属于单分派。
- 多分派:根据多余一个宗量对目标方法进行选择,静态分派属于多分派。
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