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upjmbai5800
2019-08-11 10:08
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JVM总结(2)
JVM总结(2)java内存区域、字节码执行引擎
1、内存区域
程序计数器:知道线程执行位置,保证线程切换后能恢复到正确的执行位置。
虚拟机栈:存栈帧。栈帧里存局部变量表、操作栈、动态连接、方法返回地址。局部变量表又存了各种基本数据类型和对象引用(句柄)。
本地方法栈:为Native方法服务
堆:存放对象实例和数组,可以处于物理上不连续的内存空间
方法区:存类信息、常量、静态变量。有运行时常量池,存放类的符号引用
堆主要用来存放对象,栈主要用来执行程序。
2、对象的创建
虚拟机遇到一条new指令时,会先去常量池检测能否找到new对应的类的符号引用,并检测这个类是否加载、初始化。
如果加载检查通过,则分配内存。分配内存有两种方式:⑴指针碰撞,针对连续内存区域;⑵空闲列表,针对不连续内存区域。
内存分配完之后,会对内存初始化零值,保证实例字段能在java代码不赋初值也能使用。
接下来对对象信息进行设置,把类的元数据信息、对象的哈希码、对象的GC分代年龄等信息存放在对象头之中。
最后执行用户的Init方法
3、对象的内存布局
分为三部分,对象头、实例数据、对齐填充
对象头:⑴对象自身运行时数据,如哈希码、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁等。⑵类型指针,虚拟机通过这个来确定这个对象是哪个类的实例。⑶如果对象是一个Java数组,那么对象头中还必须有一块用于记录数组长度的数据。
实例数据:对象真正存储的有效信息,也是在程序代码中定义的各种类型的字段内容。
对齐填充:JVM要求对象的起始地址必须是8字节的整数倍,因此当对象实例数据没有对齐时,这部分来补全。
对象的访问定位
取决于虚拟机的实现而定,有“句柄”和“直接指针”两种方式
“句柄”的好处是,在对象被移动(垃圾回收时很普遍),只用修改句柄中的实例数据指针,而reference本身不用修改。
“直接指针”的好处是,速度更快,毕竟节省了一次指针定位的时间开销。由于对象的访问在Java中非常频繁,因此这部分开销节省下来也很可观。
JVM字节码执行引擎
字节码文件即类文件被加载后,就能送入执行引擎了:
输入:字节码文件
处理:字节码解析
输出:执行结果。
物理机的执行引擎是由硬件实现的,虚拟机的执行引擎由于自己实现的。
• 栈帧(Stack Frame)是用于支持虚拟机进行方法调用和方法执行的数据结构,它是虚拟机运行时数据区中的虚拟机栈(Virtual Machine Stack)的栈元素。
• 每个栈帧都包括了一下几部分:局部变量表、操作数栈、动态连接、方法的返回地址 和一些额外的附加信息。
• 每一个方法从调用开始至执行完成的过程,都对应着一个栈帧在虚拟机栈里面从入栈到出栈的过程。
• 一个栈帧需要分配多少内存,不会受到程序运行期变量数据的影响,而仅仅取决于具体的虚拟机实现。在活动线程中,只有位于栈顶的栈帧才是有效的,称为当前栈帧,与这个栈帧相关联的方法称为当前方法,执行引擎运行的所有字节码指令都只针对当前栈帧进行操作。
局部变量表:
一组变量值存储空间,用于存放方法参数和方法内部定义的局部变量。以变量槽slot为单位,一个slot可以放32位数据类型,对于long\double占用2个slot。
操作数栈:
即用来存放操作数的栈结构,当一个方法刚开始执行的时候,这个方法的操作数栈是空的,在方法的执行过程中,会有各种字节码指令向操作数栈中写入和提取内容,也就是入栈和出栈的操作。
java虚拟机的解释执行引擎称为基于栈的执行引擎,其中所指的栈就是操作数栈。
动态连接:
运行期将相关的符号引用转换为直接引用
方法返回地址:
方法执行完成的结果值
方法调用:
解析方法的符号引用和确定方法的版本
方法的执行:
解释执行(通过解释器执行)
编译执行(通过JIT编译器产生本地代码执行)
基于栈的代码执行示例
下面我们用简单的案例来解释一下JVM代码执行的过程,代码实例如下:
使用javap指令查看字节码:
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