对Java虚拟机理解

深入理解Java虚拟机

Java技术体系

Java体系分为四个平台

Java card 运行在小内存上的
Java ME 运行在手机上
Java SE 完整Java 核心api
JavaEE 支持使用多层架构的企业

JVM自身的物理结构

Java 代码编译和执行的整个过程

Java 编译的过程

Java字节码执行的过程

Java 代码编译和执行有下面三个过程

Java 源码编译
类加载机制‘
类执行机制

下面就分别对着三个过程进行详细的介绍
Java源码编译机制

分析输入符号表
注解处理
语义分析和生成class文件

流程如下

class 文件的由下面的部分组成

结构信息 class文件的一些信息
元数据 Java 源码中声明与常量的信息。
方法信息语句表达式对应的信息。

类加载机制
JVM的类加载时根据ClassLoader及其子类来完成的

下面就对加载结构的几个模块进行介绍
1）Bootstrap ClassLoader
负责加载$JAVA_HOME中jre/lib/rt.jar
2）Extension ClassLoader
加载扩展功能的一些 jar 包
3）App ClassLoader
负责加载classpath中指定的jar包
4）Custom ClassLoader
属于应用程序根据自身需要自定义的 ClassLoader，如 Tomcat

类执行机制
。。。。。。

Java 内存区域与内存溢出

Java将内存分为以下几个运行时数据区

程序计数器
Java 虚拟机栈
本地方法栈
Java 堆
方法区

下面对几个区域进行介绍
程序计数器
利用程序计数器的值选择下一条指令，来实现一些基础功能。每个线程都有独立的程序计数器，各个线程间的程序计数器互不影响
Java 虚拟机栈
线程私有的，它的生命周期也与线程相同。
虚拟机栈描述的是 Java 方法执行的内存模型：每个方法被执行的时候都会同时创建一个栈帧，栈它是用于支持续虚拟机进行方法调用和方法执行的数据结构。
Java 虚拟机规范中，对这个区域规定了两种异常情况

如果线程请求的栈深度过大，将抛出StackOverflowError异常。
如果虚拟机无法申请到足够的内存空间，则抛出OutOfMemoryError异常。

栈帧中存的部分信息

局部变量表
操作数栈
动态连接
方法返回地址

本地方法栈
虚拟机栈为虚拟机执行 Java 方法服务，而本地方法栈则为使用到的本地操作系统（Native）方法服务。

Java堆
所有线程共享的一块内存区域,几乎所有的对象实例和数组都是在这一类分配内存.
而且Java 堆是GC进行内存收集的主要地方.

方法区
方法区也是各个线程共享的内存区域，它用于存储已经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

直接内存
虚拟机运行内存外的内存.

内存溢出 几个特点和测试方法

对象实例化分析
根据实例一个对象来分析内存的分配

1.Object obj = new Object();

obj 会作为引用类型（reference）的数据保存在 Java 栈的本地变量表中

Java 堆中保存该引用的实例化对象

类加载机制

类加载到卸载的过程
加载、验证、准备、解析、初始化、使用和卸载七个阶段
加载的过程是加载、验证、准备、解析、初始化这五个阶段,
有些情况下要使用Java中的绑定 : 绑定指的是把一个方法的调用与方法所在的类(方法主体)关联起来 .绑定分为静态绑定和动态绑定.

静态绑定即前期绑定,指的是程序在执行前已经被绑定了,此时编译器或其他连接程序实现.
动态绑定就是晚期绑定,也叫运行时绑定.在运行时根据具体对象的类型进行绑定.

加载
加载阶段，虚拟机啊需要完成的三件事情

通过全限类名获取定义的二进制字节流
将字节流静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构
在Java 堆中生成一个类的Class对象，作为方法区中数据的访问入口

类加载器大致分为三种

启动类加载器（BootstrapClassLoader）负责加载JDK\jre\li 下的类库
扩展类加载器（Extension ClassLoader）加载lib\ext目录下类
应用程序加载器（Application ClassLoader）

几种类加载器的层次关系

这种层次关系称为类加载器的双亲委派模型
双亲委派模型的工作流程

一个类加载器收到一个类加载的请求，它首先不是自己去加载类。而是把这个请求委托给父加载器去完成，依次向上。因此所有的类加载请求最终都应该传递到顶层的启动类加载器中，只有当父类的加载器无法搜索到所需要的类时，子加载器才会主动尝试自己去加载。
使用双亲委派的好处
- Java类随着它的类加载器也具有了一定的优先级的层次关系
- 例如 Object类时存在\jre\lib下的，所以无论哪个类加载器要加载此类，最终都会委派给启动加载器进行加载，

验证
验证Class文件字节流符合虚拟机要求
验证的四个阶段

文件格式的验证验证字节流是否符合Class文件规范
元数据的验证对类中的各项数据类型进行语法检验
字节码验证进行数据流和控制流分析
符号引用验证对类自身以外的信息进行匹配检验

准备
为类变量分配内存并设置类变量初始值，在方法区分配

解析
虚拟机将常量池的符号引用转为直接引用

初始化
初始化阶段是执行类构造器方法的过程