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JVM_2讲解

developer 2021年04月02日 编程语言 186 0

JVM类加载过程

类从被加载到虚拟机内存中开始,到卸载出内存为止,它的整个生命周期包括:加载、验证、准备、解析、初始化、使用和卸载7个阶段。

  1. 加载:通过一个类的全限定名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运行时数据结构,在内存中生成一个代表这个类的Class对象,作为方法去这个类的各种数据的访问入口。
  2. 验证:验证是连接阶段的第一步,这一阶段的目的是确保Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求,并且不会危害虚拟自身的安全。
  3. 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去中进行分配。这时候进行内存分配的仅包括类变量(static),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。
  4. 解析:解析阶段是虚拟机将常量池内的符号(Class文件内的符号)引用替换为直接引用(指针)的过程。
  5. 初始化:初始化阶段是类加载过程的最后一步,开始执行类中定义的Java程序代码(字节码)。
双亲委派模型

双亲委派的意思是如果一个类加载器需要加载类,那么首先它会把这个类请求委派给父类加载器去完成,每一层都是如此。一直递归到顶层,当父加载器无法完成这个请求时,子类才会尝试去加载。

JVM锁优化和膨胀过程
  1. 自旋锁:自旋锁其实就是在拿锁时发现已经有线程拿了锁,自己如果去拿会阻塞自己,这个时候会选择进行一次忙循环尝试。也就是不停循环看是否能等到上个线程自己释放锁。自适应自旋锁指的是例如第一次设置最多自旋10次,结果在自旋的过程中成功获得了锁,那么下一次就可以设置成最多自旋20次。
  2. 锁粗化:虚拟机通过适当扩大加锁的范围以避免频繁的拿锁释放锁的过程。
  3. 锁消除:通过逃逸分析发现其实根本就没有别的线程产生竞争的可能(别的线程没有临界量的引用),或者同步块内进行的是原子操作,而“自作多情”地给自己加上了锁。有可能虚拟机会直接去掉这个锁。
  4. 偏向锁:在大多数的情况下,锁不仅不存在多线程的竞争,而且总是由同一个线程获得。因此为了让线程获得锁的代价更低引入了偏向锁的概念。偏向锁的意思是如果一个线程获得了一个偏向锁,如果在接下来的一段时间中没有其他线程来竞争锁,那么持有偏向锁的线程再次进入或者退出同一个同步代码块,不需要再次进行抢占锁和释放锁的操作。
  5. 轻量级锁:当存在超过一个线程在竞争同一个同步代码块时,会发生偏向锁的撤销。当前线程会尝试使用CAS来获取锁,当自旋超过指定次数(可以自定义)时仍然无法获得锁,此时锁会膨胀升级为重量级锁。
  6. 重量级锁:重量级锁依赖对象内部的monitor锁来实现,而monitor又依赖操作系统的MutexLock(互斥锁)。当系统检查到是重量级锁之后,会把等待想要获取锁的线程阻塞,被阻塞的线程不会消耗CPU,但是阻塞或者唤醒一个线程,都需要通过操作系统来实现。
什么情况下需要开始类加载过程的第一个阶段加载
  1. 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,则需要先触发其初始化。生成这4条指令的最常见的Java代码场景是:使用new关键字实例化对象的时候、读取或设置一个类的静态字段(被final修饰、已在编译期把结果放入常量池的静态字段除外)的时候,以及调用一个类的静态方法的时候。
  2. 使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用的时候,如果类没有进行过初始化,则需要先触发其初始化。
  3. 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,则需要先触发其父类的初始化。
  4. 当虚拟机启动时,用户需要指定一个要执行的主类(包含main()方法的那个类),虚拟机会先初始化这个主类。
i++操作的字节码指令
  1. 将int类型常量加载到操作数栈顶
  2. 将int类型数值从操作数栈顶取出,并存储到到局部变量表的第1个Slot中
  3. 将int类型变量从局部变量表的第1个Slot中取出,并放到操作数栈顶
  4. 将局部变量表的第1个Slot中的int类型变量加1
  5. 表示将int类型数值从操作数栈顶取出,并存储到到局部变量表的第1个Slot中,即i中
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