java虚拟机-类型和对象的生命周期
这一章以一个Java类型（类或接口）的生命周期为例来讨论开始阶段的装载、连接和初始化，以及占Java类型生命周期绝大部分时间的对象实例化、垃圾收集和对象终结，然后是java类型生命周期的结束，也就是从虚拟机中卸载。
7.1、类型装载、连接与初始化
Java虚拟机通过装载、连接和初始化一个Java类型，使该类型可以被正在运行的java程序所使用。其中，类装载就是把二进制形式的Java类型读入Java虚拟机中；而连接就把这种已经读入虚拟机的二进制形式的类型数据合并到虚拟机的运行时状态中去。连接阶段分为三个子步骤——验证、准备和解析。“验证”步骤确保了Java类型数据格式正确并且适于Java虚拟机使用。“准备”步骤则负责为该类型分配它所需的内存，比如为它的类变量分配内存。“解析”步骤则负责把常量池中的符号引用转换为直接引用。虚拟机的实现可以推迟解析这一步，它可以在当运行中的程序真正使用某个符号引用时再去解析它。之后，进行初始化，在初始化期间，都将给类变量赋以适当的初始值。
在类和接口被装载和连接的时机上，java虚拟机规范没有严格的规定，但是它严格的定义了初始化的时机，所有的Java虚拟机实现必须在每个类或接口首次主动使用时初始化。下面六种情况符合主动使用的要求：
1)、当创建某个类的实例时（通过new指令或通过不明确的创建、反射、克隆、反序列化）
2)、当调用某个类的静态方法时
3)、当使用某个类或接口的静态字段，或者对该字段赋值时。（final修饰的静态字段除外，它被初始化为一个编译时的常量表达式）
4)、当调用Java API中的某些反射方法时，比如类Class中的方法或者https://www.wendangku.net/doc/5118724777.html,ng.reflect 包中的类的方法
5)、当初始化某个类的子类时（某个类初始化时，要求它的超类已经被初始化了）
6)、当虚拟机启动时某个被标明为启动类（即含有main()方法的那个类）
注：任何一个类的初始化都要求它的所有祖先类预先初始化，而一个接口的初始化，并不要求它的祖先接口预先被初始化。也就是说只有某个接口所声明的非常量字段被使用时，该接口才会被初始化，而不会因为实现这个接口的子接口或类要初始化而被初始化。但是当实现了父接口的子类（或扩展了父接口的子接口）被装载时，父接口也必须被装载。
7.1.1装载
装载阶段有三个基本动作组成，要装载一个类型，Java虚拟机必须：
1)、通过该类型的完全限定名，产生一个代表该类型的二进制数据流。
2)、解析这个二进制数据流为方法区内的内部数据结构。
3)、创建一个表示该类型的https://www.wendangku.net/doc/5118724777.html,ng.Class类型的实例（装载步骤最终的产品就是这个Class类的实例对象，它成为程序与内部数据结构之间的接口，要访问关于该类型的信息，程序就要调用该类型对应的Class实例对象的方法）。
7.1.2验证
装载后就要进行连接了，连接过程的第一步是验证——确认类型符合Java语言的语义，并
且它不会危及虚拟要的完整性。
其实有一些特定的检查并不发生在验证这一步，如：1)、在装载过程中，虚拟机大多会检查
二进制数据以确保数据全部都是预期的格式（符合java class文件格式）；2)、在装载时，还
要确保除了Object类之外的每一个类都有一个超类，因为装载一个类的时候必须确保该类
的所有超类都已经被装载了。3)、还有一种检查往往发生在验证阶段之后，那就是符号引用
的验证，当虚拟机搜寻一个被符号引用的元素（类型、字段和方法）时，它必须首先确认该
元素存在，如果虚拟机发现元素存在，它必须进一步检查引用类型有访问该元素的权限。
那么验证阶段做哪些检查呢，如下：
1、确保各个类之间二进制兼容的检查
1）、检查final的类不能拥有子类。
2）、检查final的方法不能被覆盖
3）、确保在类型和超类型之间没有不兼容的方法声明（例如两个方法拥有同样的名字，参数在数量和顺序类型上都相同，但是返回类型不同）
2、检查所有的常量池入口相互之间一致
3、检查常量池中的所有的特殊字符串（类名、字段名、和方法名、字段描述符和方法描述符是否符合格式）
4、检查字符字节码的完整性（这是最复杂的任务，所有java虚拟机都必须设法为它们执行的每个方法检验字节码的完整性）
7.1.3准备
在准备阶段，Java虚拟机为类变量分配内存，设置默认初始值。但到达初始化阶段之前，类变量都没有被初始化为真正的初始值，在准备阶段是不会执行java代码的。
Char类型默认为’\u0000’，byte默认为(byte)0，boolean默认为0，float默认为0.0f，double 默认为0.0d，long默认为0L。
7.1.4 解析
解析过程就是在类型的常量池中寻找类、接口、字段和方法的符号引用，把这些符号引用替换成直接引用的过程。
7.1.5 初始化
在java代码中，一个正确的初始值是通过类变量初始化语句或者静态初始化语句给出的。
所有的类变量初始化语句和类型的静态初始化器都被java编译器收集在一起，放到一个特殊的方法中，称为类初始化方法。在类和接口的Java class文件中，这个方法被称
为”
1）、如果类存在直接超类的话，且直接超类还没有被初始化，就先初始化直接超类。2）、如果类存在一个类初始化方法(
注：初始化一个接口只需一步：如果接口存在一个接口初始化方法的话，就执行此方法。初始化的顺序按照类变量初始化语句和静态初始化语句出现的顺序初始化。
并不是所有的类都需要在它的class文件中有一个
方法。
所有在接口中声明的隐式公开（publict）、静态（static）、最终（final）字段必须在字段初始化语句中初始化，如果接口包含任何不能在编译时被解析成为一个常量的字段初始化语句，接口就拥有一个
[java]view plaincopyprint?
1.interface Example{
2.
3. intketchup = 5;
4.
5. int mustard= (int) (Math.random()*5.0);
6.
7.}
8.
9.
10.
11. ketchup将会被初始化为一个编译时常量，而mustard字段被
化。
12.
13. 主动使用与被动使用
14.
15. 在第六章中曾提到主动使用类类型的6种情况，他们会引发初始化。当使用一个
非常量的静态字段时，只有这个字段是被当前类或接口声明的情况下才是主动使用，如果是子类使用父类中声明的字段，子接口和实现了该接口的类使用此接口中的字段都被认为是被动使用，不会引发初始发，例如：
16.
17. public class NewParent {
18.
19. static int hoursOfsleep = (int)(Math.random()*3.0);
20.
21. static{
22.
23. System.out.println("NewParentwas initialized");
24.
25. }
26.
27. }
28.
29. public class NewbornBaby extends NewParent {
30.
31.
32.
33. static int housOfCrying = 6+(int)(Math.random()*2.0);
34.
35. static{
36.
37. System.out.println("NewbornBabywas initialized.");
38.
39. }
40.
41. }
42.
43. public class Example {
44.
45. static{
46.
47. System.out.println("Example wasinitialized.");
48.
49. }
50.
51. public static void main(String[] args) {
52.
53. int hours = NewbornBaby.hoursOfsleep;
54.
55. System.out.println(hours);
56.
57. }
58.
59. }
实例化一个类有四种途径：明确地使用new操作符；调用Class或者
https://www.wendangku.net/doc/5118724777.html,ng.reflect.Constructor对象的newInstance()方法；调用任何现有对象的clone()方法；或者通过java.io.ObjectInputStream类的getObject()方法反序列化。除了明确地实例化对象之外，还有几种情况下会隐含地实例化，例如：1）在任何java程序中第一个隐含实例化对象可能就是保存命令行参数的String对象。2）对于java虚拟机装载的每一个类型，它会暗中实例化一个Class对象来代表这个类型。3）当Java虚拟机装载了在常量池中包含CONSTANT_String_info入口的类的时候，它会创建新的String对象的实例来表示这些常量字符串。4）另一种隐含创建对象的途径是通过执行包含字符串连接操作符的表达式产生对象。
当Java虚拟机创建一个类的实例时，首先都需要在堆中为保存对象的实例变量分配内存（所有在对象的类中和它的超类中声明的变量都要分配内存）。准备好内存后，它立即把实例变量初始化为默认的初始值。一旦虚拟机完成了新对象的分配内存和为实例变量赋默认初始值后，它随后就会为实例变量赋正确的初始值，这一步会有三种情况：1）如果对象是通过clone()调用来创建的，虚拟机把原来被克隆的实例变量中的值拷贝到新对象中。2）如果对象是调用一个ObjectInputStream的readObject()调用反序列化的，虚拟机通过从输入流中读入的值来初始化那些非暂时性的实例变量。3）虚拟机调用对象的实例初始化方法。
Java编译器为它编译的每一个类都至少生成一个实例初始化方法。在Java的class文件中，这个实例初始化方法称为”
一个类的构造方法有如下几种情况：
1、如果构造方法通过明确地调用同一个类中的另一个构造方法(一个this()调用)开始，
它对应的
1）、一个同类的
2）、实现了对应构造方法的方法体的字节码
2、如果构造方法不是通过一个this()调用开始的，而且这个对象不是Object，
1）、一个超类的
2）、任意实例变量初始化方法的字节码
3）、实现了对应构造方法的方法体的字节码
3、如果构造方法没有使用一个this()调用开始，而且这个对象是Object，则上面列表中的第一个元素就不存在，因为Object没有超类。
如果构造方法通过明确的调用超类的构造方法(一个super()调用)开始，它的
7.22 垃圾收集与对象终结
当一个对象不再为程序所引用了，虚拟机必须回收那部分内存。
7.3 卸载类型
Java虚拟机中类的生命周期和对象的生命周期很相似，虚拟机装载、连接并初始化类，使程序能使用类，当程序不在引用它们的时候可卸载它们。
类的垃圾收集和卸载之所以在Java虚拟机中很重要，是因为Java程序可以在运行时通过用户自定义的类装载器装载类型来动态扩展程序。如果程序持续通过用户自定义的类装载器装载类型，方法区的内存就会不断增长，如果不进行垃圾收集，内存可能被占满。
使用启动类装载器装载的类型永远是可触及的，所以永远不会被卸载。只有使用用户定义的类装载器装载的类型才会变成不可触及的，从而被虚拟机回收。
判断动态装载的类型的Class实例在正常的垃圾收集过程中是否可以触及有两种方式：1）如果程序保持对Class实例的明确引用，它就是可触及的。2）如果在堆中还存在一个可触及的对象，在方法区中它的类型数据指向一个Class实例，那么这个Class实例就是可触及的。
通过类MyThread的实例，垃圾收集器可以“触及”MyThread和它的所有超类型（Cloneable、Thread、Runnable、Object）的class实例。
JVM原理以及JVM内存管理机制
一、 JVM简介 JVM是Java Virtual Machine（Java虚拟机）的缩写，JVM是一种用于计算设备的规范，它是一个虚构出来的计算机，是通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。JVM工作原理和特点主要是指操作系统装入JVM是通过jdk中Java.exe来完成, 首先来说一下JVM工作原理中的jdk这个东西, .JVM 在整个jdk中处于最底层,负责于操作系统的交互,用来屏蔽操作系统环境,提供一个完整的Java运行环境,因此也就虚拟计算机. 操作系统装入JVM是通过jdk中Java.exe来完成。 通过下面4步来完成JVM环境. 1.创建JVM装载环境和配置 2.装载JVM.dll 3.初始化JVM.dll并挂界到JNIENV(JNI调用接口)实例 4.调用JNIEnv实例装载并处理class类。 对于JVM自身的物理结构，我们可以从下图了解：
JVM的一个重要的特征就是它的自动内存管理机制，在执行一段Java代码的时候，会把它所管理的内存划分 成几个不同的数据区域，其中包括： 1. 程序计数器，众所周知，JVM的多线程是通过线程轮流切换并 分配CPU执行时间的方式来实现的，那么每一个线程在切换 后都必须记住它所执行的字节码的行号，以便线程在得到CPU 时间时进行恢复，这个计数器用于记录正在执行的字节码指令的地址，这里要强调的是“字节码”，如果执行的是Native方法，那么这个计数器应该为null； 2.
3. Java计算栈，可以说整个Java程序的执行就是一个出栈入栈 的过程，JVM会为每一个线程创建一个计算栈，用于记录线程中方法的调用和变量的创建，由于在计算栈里分配的内存出栈后立即被抛弃，因此在计算栈里不存在垃圾回收，如果线程请求的栈深度大于JVM允许的深度，会抛出StackOverflowError 异常，在内存耗尽时会抛出OutOfMemoryError异常； 4. Native方法栈，JVM在调用操作系统本地方法的时候会使用到 这个栈； 5. Java堆，由于每个线程分配到的计算栈容量有限，对于可能会 占据大量内存的对象，则会被分配到Java堆中，在栈中包含了指向该对象内存的地址；对于一个Java程序来说，只有一个Java堆，也就是说，所有线程共享一个堆中的对象；由于Java堆不受线程的控制，如果在一个方法结束之后立即回收这个方法使用到的对象，并不能保证其他线程是否正在使用该对象；因此堆中对象的回收由JVM的垃圾收集器统一管理，和某一个线程无关；在HotSpot虚拟机中Java堆被划分为三代：o新生代，正常情况下新创建的对象会被分配到新生代，但如果对象占据的内存足够大以致超过了新生代的容量限 制，也可能被分配到老年代；新生代对象的一个特点是最 新、且生命周期不长，被回收的可能性高；
Java虚拟机(JVM)参数配置说明
Java虚拟机（JVM）参数配置说明 在Java、J2EE大型应用中，JVM非标准参数的配置直接关系到整个系统的性能。 JVM非标准参数指的是JVM底层的一些配置参数，这些参数在一般开发中默认即可，不需要任何配置。但是在生产环境中，为了提高性能，往往需要调整这些参数，以求系统达到最佳新能。另外这些参数的配置也是影响系统稳定性的一个重要因素，相信大多数Java开发人员都见过“O utOfMem ory”类型的错误。呵呵，这其中很可能就是JVM参数配置不当或者就没有配置没意识到配置引起的。 为了说明这些参数，还需要说说JDK中的命令行工具一些知识做铺垫。 首先看如何获取这些命令配置信息说明： 假设你是windows平台，你安装了J2SDK，那么现在你从cmd控制台窗口进入J2SDK安装目录下的bin目录，然后运行java命令，出现如下结果，这些就是包括java.exe工具的和J VM的所有命令都在里面。 ----------------------------------------------------------------------- D:\j2sdk15\bin>java Usage: java [-options] class [args...] (to execute a class) or java [-options] -jar jarfile [args...] (to execute a jar file) where options include: -client to select the "client" VM -server to select the "server" VM -hotspot is a synonym for the "client" VM [deprecated] The default VM is client.
Java虚拟机工作原理(JVM)
As the Java V irtual Machine is a stack-based machine, almost all of its instructions involve the operand stack in some way. Most instructions push values, pop values, or both as they perform their functions. Java虚拟机是基于栈的(stack-based machine)。几乎所有的java虚拟机的指令，都与操作数栈(operand stack)有关.绝大多数指令都会在执行自己功能的时候进行入栈、出栈操作。 1Java体系结构介绍 Javaís architecture arises out of four distinct but interrelated technologies, each of which is defined by a separate specification from Sun Microsystems: 1.1 Java体系结构包括哪几部分？ Java体系结构包括4个独立但相关的技术 the Java programming language →程序设计语言 the Java class file format →字节码文件格式 the Java Application Programming Interface→应用编程接口 the Java V irtual Machine →虚拟机 1.2 什么是JVM java虚拟机和java API组成了java运行时。 1.3 JVM的主要任务。 Java虚拟机的主要任务是装载class文件并执行其中的字节码。 Java虚拟机包含了一个类装载器。 类装载器的体系结构 二种类装载器 启动类装载器 用户定义的类装载器 启动类装载器是JVM实现的一部分 当被装载的类引用另外一个类时，JVM就是使用装载第一个类的类装载器装载被引用的类。 1.4 为什么java容易被反编译？ ●因为java程序是动态连接的。从一个类到另一个类的引用是符号化的。在静态连接的 可执行程序中。类之间的引用只是直接的指针或者偏移量。相反在java的class文件中，指向另一个类的引用通过字符串清楚的标明了所指向的这个类的名字。
JAVA类与对象及数组习题及答案
JAV A类和对象及数组习题 一、选择题 （1）下列构造方法的调用方式中，正确的是（D ）--原因：在通过new实例化一个类对象时系统会自动调用该类相应的构造方法。 A．按照一般方法调用B．由用户直接调用 C．只能通过new自动调用D．被系统调用 （2）在Java中，能实现多重继承效果的方式是（C ）--原因：一个类可以同时实现多个接口。Java接口反映了对象较高层次的抽象，还弥补了Java只支持单继承的不足，可用它来完成多继承的一些功能。 A．内部类B．适配器C．接口D．同步 （3）int型public成员变量MAX_LENGTH，该值保持为常数100，则定义这个变量的语句是( D )—原因：java中定义常量用关键字final来定义。 A．public int MAX_LENGTH=100 B．final int MAX_LENGTH=100 C．public const int MAX_LENGTH=100 D．public final int MAX_LENGTH=100 （4）下列叙述中，正确的是( A )—原因：Java严格区分大小写，所以变量number 与Number不相同；Java 中的注释方式除了“//”行注释之外还有段注释“/*-------*/”和文档注释/**-------*/。Java源文件中的public类只能有一个。 A. 声明变量时必须指定一个类型 B. Java认为变量number与Number相同 C. Java中唯一的注释方式是"//" D. 源文件中public类可以有0或多个 （5）下列叙述中，错误的是( D )—原因：子类继承父类，并且可以有自己的成员变量和成员方法。所以可以认为子类是父类的扩展。
java虚拟机详解 免费
深入理解JVM 1 Java技术与Java虚拟机 说起Java，人们首先想到的是Java编程语言，然而事实上，Java是一种技术，它由四方面组成: Java编程语言、Java类文件格式、Java虚拟机和Java应用程序接口(Java API)。它们的关系如下图所示： 图1 Java四个方面的关系 运行期环境代表着Java平台，开发人员编写Java代码(.java文件)，然后将之编译成字节码(.class文件)。最后字节码被装入内存，一旦字节码进入虚拟机，它就会被解释器解释执行，或者是被即时代码发生器有选择的转换成机器码执行。从上图也可以看出Java平台由Java虚拟机和Java应用程序接口搭建，Java 语言则是进入这个平台的通道，用Java语言编写并编译的程序可以运行在这个平台上。这个平台的结构如下图所示：
在Java平台的结构中, 可以看出，Java虚拟机(JVM) 处在核心的位置，是程序与底层操作系统和硬件无关的关键。它的下方是移植接口，移植接口由两部分组成：适配器和Java操作系统, 其中依赖于平台的部分称为适配器；JVM 通过移植接口在具体的平台和操作系统上实现；在JVM 的上方是Java的基本类库和扩展类库以及它们的API，利用Java API编写的应用程序(application) 和小程序(Java applet) 可以在任何Java平台上运行而无需考虑底层平台, 就是因为有Java虚拟机(JVM)实现了程序与操作系统的分离，从而实现了Java 的平台无关性。 那么到底什么是Java虚拟机(JVM)呢？通常我们谈论JVM时，我们的意思可能是： 1. 对JVM规范的的比较抽象的说明； 2. 对JVM的具体实现； 3. 在程序运行期间所生成的一个JVM实例。 对JVM规范的的抽象说明是一些概念的集合，它们已经在书《The Java Virtual Machine Specification》（《Java虚拟机规范》）中被详细地描述了；对JVM的具体实现要么是软件，要么是软件和硬件的组合，它已经被许多生产厂商所实现，并存在于多种平台之上；运行Java程序的任务由JVM的运行期实例单个承担。在本文中我们所讨论的Java虚拟机(JVM)主要针对第三种情况而言。它可以被看成一个想象中的机器，在实际的计算机上通过软件模拟来实现，有自己想象中的硬件，如处理器、堆栈、寄存器等，还有自己相应的指令系统。 JVM在它的生存周期中有一个明确的任务，那就是运行Java程序，因此当Java程序启动的时候，就产生JVM的一个实例；当程序运行结束的时候，该实例也跟着消失了。下面我们从JVM的体系结构和它的运行过程这两个方面来对它进行比较深入的研究。 2 Java虚拟机的体系结构 刚才已经提到，JVM可以由不同的厂商来实现。由于厂商的不同必然导致JVM在实现上的一些不同，然而JVM还是可以实现跨平台的特性，这就要归功于设计JVM时的体系结构了。 我们知道，一个JVM实例的行为不光是它自己的事，还涉及到它的子系统、存储区域、数据类型和指令这些部分，它们描述了JVM的一个抽象的内部体系结构，其目的不光规定实现JVM时它内部的体系结构，更重要的是提供了一种方式，用于严格定义实现时的外部行为。每个JVM都有两种机制，一个是装载具有合适名称的类(类或是接口)，叫做类装载子系统；另外的一个负责执行包含在已装载的类或接口中的指令，叫做运行引擎。每个JVM又包括方法区、堆、Java栈、程序计数器和本地方法栈这五个部分，这几个部分和类装载机制与运行引擎机制一起组成的体系结构图为：
Elasticsearch Java虚拟机配置详解
JVM参数Elasticsearch默认值Environment变量 -Xms 256m ES_MIN_MEM -Xmx 1g ES_MAX_MEM -Xms and -Xmx ES_HEAP_SIZE -Xmn ES_HEAP_NEWSIZE -XX:MaxDirectMemorySize ES_DIRECT_SIZE -Xss 256k -XX:UseParNewGC + -XX:UseConcMarkSweepGC + -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction 75 -XX:UseCMSInitiatingOccupancyOnly + -XX:UseCondCardMark (commented out) 首先你注意到的是，Elasticsearch预留了256M到1GB的堆内存。 这个设置适用于开发和演示环境。开发人员只需要简单的解压发行包，再执 行./bin/elasticsearch -f就完成了Elasticsearch的安装。当然这点对于开发来说非常棒，并且在很多场景下都能工作，但是当你需要更多内存来降低Elasticsearch负载的时候就不行了，你需要比2GB RAM更多的可用内存。
ES_MIN_MEM/ES_MAX_MEM是控制堆大小的配置。新的ES_HEAP_SIZE变量是一个更为便利的选择，因为将堆的初始大小和最大值设为相同。也推荐在分配堆内存时尽可能不要用内存的碎片。内存碎片对于性能优化来说非常不利。 ES_HEAP_NEWSIZE是可选参数，它控制堆的子集大小，也就是新生代的大小。 ES_DIRECT_SIZE控制本机直接内存大小，即JVM管理NIO框架中使用的数据区域大小。本机直接内存可以被映射到虚拟地址空间上，这样在64位的机器上更高效，因为可以规避文件系统缓冲。Elasticsearch对本机直接内存没有限制(可能导致OOM)。 由于历史原因Java虚拟机有多个垃圾收集器。可以通过以下的JVM参数组合启用： JVM parameter Garbage collector -XX:+UseSerialGC serial collector -XX:+UseParallelGC parallel collector -XX:+UseParallelOldGC Parallel compacting collector -XX:+UseConcMarkSweepGC Concurrent-Mark-Sweep (CMS) collector -XX:+UseG1GC Garbage-First collector (G1) UseParNewGC和UseConcMarkSweepGC组合启用垃圾收集器的并发多线程模式。UseConcMarkSweepGC自动选择UseParNewGC模式并禁用串行收集器（Serial collector）。在Java6中这是默认行为。 CMSInitiatingOccupancyFraction提炼了一种CMS（Concurrent-Mark-Sweep）垃圾收集设置；它将旧生代触发垃圾收集的阀值设为75.旧生代的大小是堆大小减去新生代大小。这告诉JVM当堆内容达到75%时启用垃圾收集。这是个估计的值，因为越小的堆可能需要越早启动GC。 UseCondCardMark将在垃圾收集器的card table使用时，在marking之前进行额外的判断，避免冗余的store操作。UseCondCardMark不影响Garbage-First收集器。强烈推荐在高并发场景下配置这个参数（规避card table marking技术在高并发场景下的降低吞吐量的负面作用）。在ElasticSearch中，这个参数是被注释掉的。 有些配置可以参考诸如Apache Cassandra项目，他们在JVM上有类似的需求。 总而言之，ElastciSearch配置上推荐： 1. 不采用自动的堆内存配置，将堆大小默认最大值设为1GB 2.调整触发垃圾收集的阀值，比如将gc设为75%堆大小的时候触发，这样不会影响性能。 3.禁用Java7默认的G1收集器，前提是你的ElasticSearch跑在Java7u4以上的版本上。JVM进程的内存结果 JVM内存由几部分组成： Java代码本身：包括内部代码、数据、接口，调试和监控代理或者字节码指令 非堆内存：用于加载类 栈内存：用于为每个线程存储本地变量和操作数
深入理解Java虚拟机笔记(带目录)
目录 1.虚拟机内存结构 (1) 2.对象在内存中的布局 (3) 3.判断对象是否死亡 (4) 4.引用的4中情况 (4) 5.垃圾收集算法 (5) 6.HotSpot虚拟机算法实现 (6) 7.如何在GC发生时让所有线程都要附近的安全点停下 (6) 8.垃圾收集器 (7) 9.GC日志 (9) 10.内存分配 (10) 11.Class类文件的结构 (10) 12.类的生命周期 (13) 13.类加载器 (15) 14.运行时栈帧的结构 (16) 15. 方法调用 (18) 16. 分派 (19) 17.虚方法表 (19) 18.Java内存模型（JMM） (19) 19.内存间的交互 (20) 20.volatile变量 (20) 21.原子性 (21) 22.可见性 (22) 23.有序性 (22) 24.先行发生原则 (22) 25.Java线程调度 (23) 26.线程的状态 (24) 27.线程安全 (25) 28.线程安全的实现方法 (26) 29.锁优化 (27) 30.编译优化技术 (29) 1.虚拟机内存结构 线程私有：虚拟机栈，本地方法栈，程序计数器 线程共享：堆，方法区（包括运行时常量池）
1.1程序计数器 当前程序锁执行的字节码行号指示器，记录下一条需要执行的 指令。 1.2虚拟机栈 生命周期与线程相同，每个方法在执行时都会创建一个栈帧。 方法执行的过程，就是栈帧入栈到出栈的过程。 栈帧用于存放局部变量表，操作数栈，动态链接，方法出口等 信息。 局部变量表存放了编译期可知的基本数据类型和对象引用。1.3 本地方法栈 为虚拟机使用到的Native方法服务。 目前HotSpot虚拟机将本地方法栈和虚拟机栈合二为一。 1.4堆 存放对象实例，所有线程共享。 1.5 方法区（永久代） 存放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。
JAVA类与对象的创建
试验四 类和对象的创建 一.类的定义 类是组成Java程序的基本要素。类封装了一类对象的状态和方法。类用来定义对象的模板。 类的实现包括两部分：类声明和类体。基本格式为： 修饰符class类名[extends父类名]{ /*类体的内容*/ } 1.类声明 以下是一个类声明的例子。 class People成为类声明，People是类名。习惯上，类名的第一个字母大写，但这不是必须的。类的名字不能是Java中的关键字，要符合标识符规定，即类的名字可以由字母、下划线、数字或美元符号组成，并且第一个字母不能是数字。但给类命名时，最好遵守下列规则： (1)如果类名使用拉丁字母，那么名字的首写字母使用大写字母，如Hello、Time、People等。 (2)类名最好容易识别，当类名由几个“单词”复合而成时，每个单词的首写字母使用大写，如BeijingTi me、AmericanGame、HelloChina等。 2.类体 编写类的目的是为了描述一类事物共有的属性和功能，描述过程由类体来实现。类声明之后的一对大括号“{”、“}”以及它们之间的内容称为类体，大括号之间的内容称为类体的内容。 类体的内容由两部分构成：一部分是变量的定义，用来刻画属性；另一部分是方法的定义，用来刻画功能。 下面是一个类名为“Trapezia”的类，类体内容的变量定义部分定义了4个float类型变量：top、bottom、h igh和laderArea，方法定义部分定义了两个方法：“getArea”和“setHigh”。
二.对象 1.对象的创建 创建一个对象包括对象的声明和为对象分配内存两个步骤。 (1)对象的声明。 一般格式为： 类的名字对象名字; 如： 这里People是类的名字，zhubajie是我们声明的对象的名字。 (2)为声明的对象分配内存。 使用new运算符和类的构造方法为声明的对象分配内存，如果类中没有构造方法，系统会调用默认的构造方法（你一定还记得构造方法的名字必须和类名相同这一规定），如： 例1： 「注」如果类里定义了一个或多个构造方法，那么Java不提供默认的构造方法。 2.对象的使用 对象不仅可以改变自己变量的状态，而且还拥有了使用创建它的那个类中的方法的能力，对象通过使用这些方法可以产生一定的行为。 通过使用运算符“.”，对象可以实现对自己的变量访问和方法的调用。 例2：
深入理解java虚拟机
深入理解java虚拟机 （一）虚拟机内存划分 Java虚拟机在执行Java程序时，会把它管理的内存划分为若干个不同的数据区。这些区域有不同的特性，起不同的作用。它们有各自的创建时间，销毁时间。有的区域随着进程的启动而创建，随着进程结束而销毁，有的则始终贯穿虚拟机整个生命周期。 Java虚拟机运行时内存区域主要分为七部分，分别是：程序计数器，Java虚拟机栈，本地方法栈，方法区，Java堆，运行时常量池，直接内存。 如上图所示（图片来源于网络）： 蓝色区域包裹的部分为运行时几个数据区域： 白色的部分为线程私有的，既随着线程的启动而创建。每个线程都拥有各自的一份内存区域。它们是：JAVA栈（JAVA STACK），本地方法栈(NATIVE METHOD STACK),和程序计数器（PROGRAM COUNTER REGISTER）。 黄色部分是线程共享的，所有的线程共享该区域的内容。他们是： 方法区（METHOD AREA），堆（HEAP）。 我们分别来介绍这些区域。 （1）程序计数器（program counter register）
学过计算机组成原理的都知道计算机处理器中的程序计数器。当处理器执行一条指令时，首先需要根据PC中存放的指令地址，将指令由内存取到指令寄存器中，此过程称为“取指令”。与此同时，PC中的地址或自动加1或由转移指针给出下一条指令的地址。此后经过分析指令，执行指令。完成第一条指令的执行，而后根据PC取出第二条指令的地址，如此循环，执行每一条指令。 处理器的程序计数器是指寄存器，而java程序计数器是指一小块内存空间。java代码编译字节码之后，虚拟机会一行一行的解释字节码，并翻印成本地代码。这个程序计数器盛放的就是当前线程所执行字节码的行号的指示器。在虚拟机概念模型中，字节码解释器工作室就是通过改变这个计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令，分支，循环，跳转，异常处理等都依赖于它。 Java虚拟机的多线程是通过线程轮流切换并分配处理器执行时间的方式实现的，因此为了线程切换后还能恢复执行位置，每条线程都需要一个独立的程序计数器。 如果线程正在执行的是一个Java方法，这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址；如果执行的是Java Native方法，这个计数器值为空。 而且程序计数器是Java虚拟机中没有规定任何OutOfMemoryError的区域。 （2）虚拟机栈 Java虚拟机栈（VM Stack）也是线程私有的，因此它的生命周期也和线程相同。它存放的是Java方法执行时的数据，既描述的是Java方法执行的内存模型：每个方法开始执行的时候，都会创建一个栈帧（Stack Frame）用于储存局部变量表、栈操作数、动态链接、方法出口等信息。每个方法从调用到执行完成就对应一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。经常有人把Java内存分为堆内存和栈内存，这种是比较粗糙的分法，很大原因是大多数程序‘猿’最关注的，与对象内存分配最密切的区域就是堆和栈。局部变量表存放的是编译器可知的各种基本数据类型(boolean 、byte、int、long、char、short、float、double)、对象引用（reference类型）和returnAddress类型（它指向了一条字节码指令的地址）。其中64bit长度的long和double会占用两个局部变量空间(Slot)，其余的数据类型只占用一个。局部变量表所需的内存空间是在编译时期确定的，在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。在Java虚拟机规范中，对这部分区域规定了两种异常：1、当一个线程的栈深度大于虚拟机所允许的深度的时候，将会抛出StackOverflowError异常； 2、如果当创建一个新的线程时无法申请到足够的内存，则会抛出OutOfMemeryError异常。 （3）本地方法栈 本地方法栈（Native Method Stack）与虚拟机栈所发挥的作用是十分相似的，他们之间的区别不过是虚拟机栈为Java方法字节码服务，而本地方法栈则为Native方法服务。在虚拟机规范中对本地方法使用的语言和使用方法与数据结构没有强制规定，因此具体的虚拟机可
Java实例对象概念图解
Java编程面向对象——类与对象的关系 面向对象是一种组件化的设计思想，OOA、OOD、OOP 类与对象是整个面向对象之中最为基础的组成单元，如果需要给划出定义：类就是共性的集合，而对象是某一个性的产物；所有类实际上是用来描述一个对象的结构。 类是通过对象来使用的，而对象是通过类来创建的。 类与对象的基本定义： 在程序中，定义类，可以使用“class 类名称{}”的语法结构完成。 而类之中的组成主要有两点： * Field （属性、成员、变量），就是一推变量的集合 * Method （方法、行为），此时的方法是由对象调用的。 这个类中定义了两个属性和一个方法（可以定义更多属性和方法） *类虽然存在，但是类的使用，必须有对象； 对象的定义格式： 声明并实例化对象： 类名称对象名称 = new 类名称(); 分步完成： 声明对象：类名称对象名称 = null； 实例化对象：对象名称 = new 类名称(); 引用数据类型： 引用数据类型最大的不同在于需要内存的开辟及使用，所以关键字new 的主要功能就是开辟内存空间； 即：只要引用数据类型想使用，就必须使用关键字new 来开辟空间。 当一个对象实例化之后就可以使用以下方式利用对象来操作类的结构： 对象.属性：表示要操作类中属性内容 对象.方法()：表示要调用类中的方法内容
内存概念： 堆内存：保存每一个对象的属性内容，堆内存需要用关键字 new 才可以开辟； 栈内存：保存的是一块堆内存的地址。简单的理解，栈内存保存的是对象的名字； 编程中的栈内存和堆内存的操作过程： 引用数据的初步分析： 引用是整个 Java 开发中的核心精髓所在，即：只有掌握了“引用”这一概念之后，才能加入下一步学习，类似C/C++ 中的指针概念。 在所有的引用分析里面，最关键的还是在于关键字 “new ”，每一次使用关键字new ，都会开辟新的堆内存空间，如果你的代码里面声明两个对象，并且使用了关键字new 为两个对象分别实例化操作，那么一定是各自占有各自(独立)的堆内存空间
Java虚拟机的内存结构
我们都知道虚拟机的内存划分了多个区域，并不是一张大饼。那么为什么要划分为多块区域呢，直接搞一块区域，所有用到内存的地方都往这块区域里扔不就行了，岂不痛快。是的，如果不进行区域划分，扔的时候确实痛快，可用的时候再去找怎么办呢，这就引入了第一个问题，分类管理，类似于衣柜，系统磁盘等等，为了方便查找，我们会进行分区分类。另外如果不进行分区，内存用尽了怎么办呢？这里就引入了内存划分的第二个原因，就是为了方便内存的回收。如果不分，回收内存需要全部内存扫描，那就慢死了，内存根据不同的使用功能分成不同的区域，那么内存回收也就可以根据每个区域的特定进行回收，比如像栈内存中的栈帧，随着方法的执行栈帧进栈，方法执行完毕就出栈了，而对于像堆内存的回收就需要使用经典的回收算法来进行回收了，所以看起来分类这么麻烦，其实是大有好处的。 提到虚拟机的内存结构，可能首先想起来的就是堆栈。对象分配到堆上，栈上用来分配对象的引用以及一些基本数据类型相关的值。但是·虚拟机的内存结构远比此要复杂的多。除了我们所认识的（还没有认识完全）的堆栈以外，还有程序计数器，本地方法栈和方法区。我们平时所说的栈内存，一般是指的栈内存中的局部变量表。下面是官方所给的虚拟机的内存结构图
从图中可以看到有5大内存区域，按照是否被线程所共享可分为两部分，一部分是线程独占区域，包括Java栈，本地方法栈和程序计数器。还有一部分是被线程所共享的，包括方法区和堆。什么是线程共享和线程独占呢，非常好理解，我们知道每一个Java进行都会有多个线程同时运行，那么线程共享区的这片区域就是被所有线程一起使用的，不管有多少个线程，这片空间始终就这一个。而线程的独占区，是每个线程都有这么一份内存空间，每个线程的这片空间都是独有的，有多少个线程就有多少个这么个空间。上图的区域的大小并不代表实际内存区域的大小，实际运行过程中，内存区域的大小也是可以动态调整的。下面来具体说说每一个区域的主要功能。
java类和对象的例子
1.实现简易计算器，分别实现两个整数、三个浮点数的加法运算.（用JAVA中的类和对象） 源码如下： package days;//包名自己修改 import java.util.Scanner;//注意别忘记导入这个包名了public class NumSum { public int add(int num1,int num2){ return num1+num2; } public double add(double num1,double num2,double num3){ return num1+num2+num3; } public static void main(String[] args) { // TODO Auto-generated method stub NumSum nc=new NumSum(); NumSum nc1=new NumSum();
//调用2个整数相加的方法 //Scanner是用键盘手动输入数字。 System.out.println("请用键盘手动输入两个整数："); System.out.println(nc.add(new Scanner(System.in) .nextInt(),new Scanner(System.in).nextInt())); //调用3个浮点数相加的方法 System.out.println("请用键盘手动输入三个浮点数："); System.out.println(nc1.add(new Scanner(System .in).nextDouble(), new Scanner(System.in).nextDouble( ), new Scanner(System.in).nextDouble())); } }
JVM详解
JVM详解 本文详细讲解了JVM(Java Virtual Machine)的方方面面,首先由java的特性来描绘JVM 的大致应用,再细细阐述了JVM的原理及内存管理机制和调优.最后讲述了与JVM密切相关的Java GC机制. 本文内容大多来自网络,但内容十分丰富,是学习JVM的好资料. 后面会再针对JVM的两大职责class loader和execution engine进行讲解 若有疑问
java实验报告实验1答案
实验一熟悉NetBeans IDE 平台，开发环境及Java编程 实验目的： 1、我们使用的开发平台是NetBeans IDE，希望通过本次实验同学们能对NetBeans IDE 的开发环境有一个清楚的了解并能熟练运用，对Java语法进行初步运用，对面向对象的编程有一个直观的认识和深入理解,对于Java的基础知识进行理解运用和巩固。为以后的实验中能够进行开发程序打下基础。 2、通过编程和上机实验理解Java语言是如何体现面向对象编程基本思想，了解类的封装方法，以及如何创建类和对象，了解成员变量和成员方法的特性，掌握OOP方式进行程序设计的方法，了解类的继承性和多态性的作用。 实验内容： ● 1. 编写一个体现面向对象思想的程序。 ● 2. 编写一个创建对象和使用对象的方法的程序。 ● 3. 编写一个显示当前日期和时间的程序。 ● 4. 编写不同成员变量修饰方法的程序。 ● 5. 编写不同成员方法修饰方法的程序。 ● 6. 编写体现类的继承性（成员变量、成员方法、成员变量隐藏）的程序。 ●7. 编写体现类的多态性（成员方法重载、构造方法重载）的程序。 实验步骤： ●双击桌面上的NetBeans IDE 6.5.1快捷方式或在文件菜单中打开它。 图1-1 点击文件，创建新项目，创建一个项目名：experiment1。
点击按钮下一步： 在项目名称处输入：experiment1 然后点击完成：
在experiment1 下实现 程序 项目experiment1
样例1：编写应用程序输出如下三角形。 * *** ***** ******* 【参考程序】 public class Star { public static void main(String a[]) { System.out.println(" *"); System.out.println(" ***"); System.out.println(" *****"); System.out.println("*******"); } } 程序运行结果如图1-2所示。 【编程技巧】 (1) main方法是应用程序执行入口； (2) 如何在命令控制台输出字符串。 (3) 输出杨辉三角的前10行；进一步用参数传递的方式输出，例如，shuchu（n）表示 输出杨辉三角的前n行。 样例2：编写Applet程序绘制一个红色三角形,三角形中央绘制兰色文字“三角形”。 【参考程序】
深入理解Java反射机制汇总
深入理解Java反射机制 本文较为详细的分析了Java反射机制。分享给大家供大家参考，具体如下： 一、预先需要掌握的知识(java虚拟机) java虚拟机的方法区: java虚拟机有一个运行时数据区，这个数据区又被分为方法区，堆区和栈区，我们这里需要了解的主要是方法区。方法区的主要作用是存储被装载的类的类型信息，当java虚拟机装载某个类型的时候，需要类装载器定位相应的class文件，然后将其读入到java虚拟机中，紧接着虚拟机提取class 中的类型信息，将这些信息存储到方法区中。这些信息主要包括: 1、这个类型的全限定名 2、这个类型的直接超类的全限定名 3、这个类型是类类型还是接口类型 4、这个类型的访问修饰符 5、任何直接超接口的全限定名的有序列表 6、该类型的常量池 7、字段信息 8、方法信息 9、除了常量以外的所有类变量 10、一个到class类的引用 等等(读者可以参考《深入java虚拟机》这本书的叙述) Class类: Class类是一个非常重要的java基础类，每当装载一个新的类型的时候，java虚拟机都会在java堆中创建一个对应于新类型的Class实例，该实例就代表此类型，通过该Class实例我们就可以访问该类型的基本信息。上面说到在方法区中会存储某个被装载类的类型信息，我们就可以通过Class实例来访问这些信息。比如，对于上面说到的信息Class中都有对应的方法，如下:
1、getName()；这个类型的全限定名 2、getSuperClass()；这个类型的直接超类的全限定名 3、isInterface()；这个类型是类类型还是接口类型 4、getTypeParamters()；这个类型的访问修饰符 5、getInterfaces()；任何直接超接口的全限定名的有序列表 6、getFields()；字段信息 7、getMethods()；方法信息 等等(读者可以自己参看jdk帮助文档，得到更多的信息) 二、java反射详解 反射的概念:所谓的反射就是java语言在运行时拥有一项自观的能力，反射使您的程序代码能够得到装载到JVM中的类的内部信息，允许您执行程序时才得到需要类的内部信息，而不是在编写代码的时候就必须要知道所需类的内部信息，这使反射成为构建灵活的应用的主要工具。 反射的常用类和函数:Java反射机制的实现要借助于4个类：Class，Constructor，Field，Method；其中class代表的是类对象，Constructor－类的构造器对象，Field－类的属性对象，Method －类的方法对象，通过这四个对象我们可以粗略的看到一个类的各个组成部分。其中最核心的就是Class类，它是实现反射的基础，它包含的方法我们在第一部分已经进行了基本的阐述。应用反射时我们最关心的一般是一个类的构造器、属性和方法，下面我们主要介绍Class 类中针对这三个元素的方法: 1、得到构造器的方法 Constructor getConstructor(Class[] params) -- 获得使用特殊的参数类型的公共构造函数，Constructor[] getConstructors() -- 获得类的所有公共构造函数 Constructor getDeclaredConstructor(Class[] params) -- 获得使用特定参数类型的构造函数(与接入级别无关) Constructor[] getDeclaredConstructors() -- 获得类的所有构造函数(与接入级别无关) 2、获得字段信息的方法
Java的类一些常识
Java的类一些常识 “1、请解释Java语言的跨平台特性。 解析：虽然不知道什么是跨平台也可以使用Java语言进行编程，但是对于一个Java编程员来说，理解跨平台特性能够更深入掌握Java语言，所以企业中往往要求应聘者至少理解这个特性。 参考答案：Java的跨平台特性也被称为可移植性、平台无关性，或者一次编写处处运行。他的意思就是如果用Java语言编写一个应用，那么就可以在不同平台上运行，而不需要为不同平台单独运行开发。之所以能实现跨平台的特性。主要得益于Java虚拟机（JVM），JVM解释器在运行Java应用时根据当前平台进行解释，解释成符合当前平台规范的机器码，所以可以实现同样的应用在不同平台上都能运行。 “2、请列举JAVA语言的主要特点 解析：了解一门语言，往往从熟悉该语言的主要特点开始入手，所以企业也常常通过应聘者对JAVA语言特点的掌握程度而判断其语言基础是否扎实。 参考答案：JAVA语言有很多特点，主要包括：①跨平台性：一个应用可以不经过修改直接运行到不同的平台上。②面向对象：JAVA语言是一门面向对面的语言，可以使用对象的属性和行为，可以使用面向对象的思想进行分析设计，并实现整个应用。③解释执行JAVA应用时，JVM中的解释器将解释类文件，生成符合当前平台的字节码。④自动回收：JAVA 应用中的垃圾回收是自动进行的，JVM中的后台线程将监视内存中数据的使用，当内存中的数据不再被引用时，将被作为垃圾回收，而不需要程序员动手回收。 “3、请说明一个JAVA类中主要包含哪几个元素？并说明每种元素的作用。 解析：无论简单还是复杂的JAVA应用，都是由若干个类组成，所以类是JAVA应用的组成单位。了解一个类中包含的主要元素能够对类有一个清晰的认识。一个类中往往会有五种元素，即属性、方法、构造方法、块以及内部类、其实块和内部类比较少见。 参考答案：JAVA类中主要包含属性、方法、构造方法、块以及内部类。
java虚拟机的原理和作用
Java虚拟机 一、什么是Java虚拟机 Java虚拟机是一个想象中的机器,在实际的计算机上通过软件模拟来实现。Java虚拟机有自己想象中的硬件,如处理器、堆栈、寄存器等,还具有相应的指令系统。 1.为什么要使用Java虚拟机 Java语言的一个非常重要的特点就是与平台的无关性。而使用Java虚拟机是实现这一特点的关键。一般的高级语言如果要在不同的平台上运行,至少需要编译成不同的目标代码。而引入Java语言虚拟机后,Java语言在不同平台上运行时不需要重新编译。Java语言使用模式Java虚拟机屏蔽了与具体平台相关的信息,使得Java语言编译程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码(字节码),就可以在多种平台上不加修改地运行。Java虚拟机在执行字节码时,把字节码解释成具体平台上的机器指令执行。 2.谁需要了解Java虚拟机 Java虚拟机是Java语言底层实现的基础,对Java语言感兴趣的人都应对Java虚拟机有个大概的了解。这有助于理解Java语言的一些性质,也有助于使用Java语言。对于要在特定平台上实现Java虚拟机的软件人员,Java语言的编译器作者以及要用硬件芯片实现Java虚拟机的人来说,则必须深刻理解Java 虚拟机的规范。另外,如果你想扩展Java语言,或是把其它语言编译成Java语言的字节码,你也需要深入地了解Java虚拟机。 3.Java虚拟机支持的数据类型 Java虚拟机支持Java语言的基本数据类型如下: byte://1字节有符号整数的补码 short://2字节有符号整数的补码 int://4字节有符号整数的补码 long://8字节有符号整数的补码 float://4字节IEEE754单精度浮点数 double://8字节IEEE754双精度浮点数 char://2字节无符号Unicode字符 几乎所有的Java类型检查都是在编译时完成的。上面列出的原始数据类型的数据在Java执行时不需要用硬件标记。*作这些原始数据类型数据的字节码(指令)本身就已经指出了*作数的数据类型,例如iadd、ladd、fadd和dadd指令都是把两个数相加,其*作数类型别是int、long、 float和double。虚拟机没有给boolean(布尔)类型设置单独的指令。boolean型的数据是由integer指令,包括integer 返回来处理的。boolean型的数组则是用byte数组来处理的。虚拟机使用IEEE754格式的浮点数。不支持IEEE格式的较旧的计算机,在运行 Java数值计算程序时,可能会非常慢。 虚拟机支持的其它数据类型包括: object//对一个Javaobject(对象)的4字节引用 returnAddress//4字节,用于jsr/ret/jsr-w/ret-w指令 注:Java数组被当作object处理。 虚拟机的规范对于object内部的结构没有任何特殊的要求。在Sun公司的实现中,对object的引用是一个句柄,其中包含一对指针:一个指针指向该object的方法表,另一个指向该object的数据。用Java
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