內存分配以及回收

Java虛擬機運行時數據區，分為以下幾個模塊，包含所有線程共有的數據區和線程單獨享有的數據區。

程序計數器：字節碼行號，通過這個計數器來選取下一條需要執行的指令，線程獨有。

虛擬機棧：線程私有。方法在執行時會創建一個棧幀，用于存儲局部變量表等。局部變量表中存放了編譯器可知的基本數據類型、對象引用、returnAddress(指向了一條字節碼指令的地址)

本地方法棧：與虛擬機棧類似，只不過這個地方是為native方法服務。

堆：線程共用。存放對象實例。

方法區：線程共用。存儲已經被虛擬機加載的類信息、常量、靜態變量等。

運行時常量池：用于存放編譯期生成的字面量和符合引用。字面量就是我們所說的常量概念，如文本字符串、被聲明為final的常量值等。符號引用是一組符號來描述所引用的目標，符號可以是任何形式的字面量，只要使用時能無歧義地定位到目標即可，一般包括下面三類常量：類和接口的全限定名、字段的名稱和描述符、方法的名稱和描述符。

JVM通過根搜索算法來判定對象是否可以回收，一般對于不能從根(GC Roots)搜索到的對象是可以被回收的。

能夠被作為GC Roots對象有：虛擬機棧本地變量表中引用的對象(也就是正在調用的方法中引用的)；方法區中靜態屬性或常量引用的對象；本地方法棧引用的對象。

可以被回收的對象并不一定絕對被回收，JVM先做一次標記和篩選，把那些覆蓋了finalize方法的對象篩選出來然后觸發finalize方法，如果在finalize方法中對象復活，則不回收，否則回收，且finalize方法僅會被觸發一次。

垃圾回收算法

標記-清除：把標記為待回收的對象空間清除，容易造成大量空間碎片；

復制算法：將內存分為三個區域，一個較大的eden區和兩個較小的survivor區。每次GC都把存活的對象挪到其中一個servivor區，然后把eden全部清除。只對每次GC時存活對象較少時比較有效，適用于新生代；

標記-整理：把標記后存活的對象向一個方向移動，然后清除其它空間。比較適合老年代。

內存分配與回收策略

對象默認優先分配在新生代；

大對象直接分配到老年代；

長期存活的對象轉移到老年代：虛擬機給每個對象定義一個對象年齡，沒發生一次minor GC，年齡就增加一次，超過默認值之后就會進入到老年代。

動態對象年齡判定：對象不一定是必須到了默認年齡才能進入老年代，如果一個eden區中所有相同年齡的對象大小綜合超過eden一半的空間，那么大于等于這個年齡的對象也會進入老年代。

類文件結構

class文件是二進制組成的，class有兩種數據類型：無符號數和表。

無符號數是基礎數據類型，其中u1表示1個字節、u2表示2個字節(一個字節8個bit，而4個bit可以表示1個16進制的數，也就是說1個字節可以用2個16進制數表示)；

表是由多個無符號數或其它表構成的。

magic是4個字節，也就是8個16進制數，固定為CAFEBABE；后面分別是兩個版本號。

常量池：跟著版本號之后的就是常量池(字面量和符號引用)。由于無法確認一個類中常量池有多少常量，所有先有一個值來標志有多少個，然后再是常量具體信息。

訪問標志：常量池之后跟著的是2個字節的訪問標志。需要被標志的內容包括：是否public、是否final、是否abstract、是類或接口

訪問標志之后是類索引(用于確定該類的全限定名)、父類索引(用于確定父類的全限定名)、接口所有集合(實現的接口可能不止一個)

字段表集合：描述接口或類中聲明的變量，包含類變量和實例變量。

方法表集合：描述類或接口中聲明的fangfa。

屬性表結合：

code屬性：java方法體中的代碼經javac編譯后會存儲在code屬性中(接口中方法或抽象方法沒有code屬性)

Exceptions屬性：列舉出方法throws后面拋出的異常；

其它各屬性不再一一列舉。

類加載機制

類加載的時機

主動引用的幾種情況才會加載(前提是此類沒有被加載過)

new一個對象、引用類的static變量(final變量除外)、調用類的static方法；

對類進行反射調用時；

初始化一個類時，如果父類沒有被初始化，則先初始化父類；

虛擬機啟動時，初始化包含main方法的那個類

被動引用不會觸發初始化

調用父類靜態方法，不會初始化子類；

通過數組定義引用類，不會觸發初始化；

引用靜態常量不會觸發。

加載過程

通過一個類全限定名獲取定義此類的二進制字節流(一般是class文件)

將二進制字節流轉化為方法區中的運行時數據結構

在內存(堆)中生成這個類的Class類的對象，作為方法區這個類的各個數據的訪問入口

連接過程

驗證階段：文件格式驗證(是否符合Class文件規范)、元數據驗證(是否符合java語法規范)、字節碼驗證(確保語義是符合邏輯的)、符合引用驗證。

準備階段：正式為類變量分配內存并設置初始值。

有兩點需要注意：

一，此處只為類變量分配內存(static修飾的)，不包含實例變量；

二，設置的初始值是這個類型的0值，不是實際值(但被final修飾的賦的就是實際值)

解析階段：將符合引用替換為直接引用

初始化過程

初始化過程主要是執行類構造器方法

方法主要是手機所有類變量的賦值動作，和靜態語句塊(staic {});

虛擬機會保證方法在父類中先調用，這樣說明父類的static語句塊要比子類的static變量賦值操作先執行，以下代碼中，字段B的值將會是2

這也說明了一個問題：new一個對象時，靜態變量賦值和靜態語句塊會在類的構造方法前執行。

類加載器

比較兩個類對象是否相等，只有加載兩個類加載器的完全一樣，才有意義；

如果一個類加載器收到一個類加載請求，它首先會請求委派給父類加載器完成，父類無法完成時，子類加載器才進行加載。

虛擬機字節碼執行引擎

運行時棧幀結構

局部變量表：存放方法參數和局部變量。每個變量以slot為單位，slot可以復用

注意，如果沒有int a = 0這一行代碼，placeholder是不會被回收的，因為如果不加這行代碼，就沒有任何對局部變量表的讀寫操作，這個slot就不會被占用。

操作數棧：方法執行過程中，會有各種字節碼出棧入棧

動態鏈接：一部分符合引用在類加載時轉化為直接引用，這是靜態機械；而一部分則是運行時轉化為直接應用，這叫動態鏈接

方法調用和分派

所有的方法在Class文件中都是一個符合引用，而一部分方法在類加載時就直接解析為直接引用。這種方法必須是“編譯時已知，運行時不可變”，就是靜態方法和私有方法兩大類

靜態分派：依賴靜態類型來定位方法執行版本稱為靜態分派，典型應用是重載。

Human是靜態類型，后面的Man和Women則是實際類型。

靜態類型在編譯器可知，而動態類型則是在運行時才能知道。

動態分派：運行期間根據實際類型來確定方法執行版本，典型應用是覆蓋。

結果是

內存模型及線程安全

JMM規定所有內存都存儲于主內存中，每條線程還有自己的工作內存。

變量的讀取、賦值操作必須在工作內存中進行。

內存直接的交互操作，主要有以下8種操作：

8種操作需要滿足以下規則

volatile關鍵字

volatile關鍵字保證了變量的所有線程的可見性，但并非是線程安全的。

兩種情況下是線程不安全的：

一，變量依賴于自身(比如i++之類的)

二，變量依賴于其它變量(比如i=a+3)

volatile禁止語義重排序

volatile的具體實現

總結

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