01_JVM快速入门

news2024/9/28 11:15:11

从面试开始：

请谈谈你对JVM 的理解？java8 的虚拟机有什么更新？

什么是OOM ？什么是StackOverflowError？有哪些方法分析？

JVM 的常用参数调优你知道哪些？

内存快照抓取和MAT分析DUMP文件知道吗？

谈谈JVM中，对类加载器你的认识？

位置：JVM是运行在操作系统之上的，它与硬件没有直接的交互

1. 结构图

方法区：存储已被虚拟机加载的类元数据信息(元空间)

堆：存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存

虚拟机栈(java栈)：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（Stack Frame）用于存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口等信息

程序计数器：当前线程所执行的字节码的行号指示器

本地方法栈：本地方法栈则是为虚拟机使用到的Native方法服务。

2. 类加载器ClassLoader

负责加载class文件，class文件在文件开头有特定的文件标示，并且ClassLoader只负责class文件的加载，至于它是否可以运行，则由Execution Engine决定。

类加载器分为四种：前三种为虚拟机自带的加载器。

启动类加载器（Bootstrap）C++

负责加载$JAVA_HOME中jre/lib/rt.jar里所有的class，由C++实现，不是ClassLoader子类

扩展类加载器（Extension）Java

负责加载java平台中扩展功能的一些jar包，包括$JAVA_HOME中jre/lib/*.jar或-Djava.ext.dirs指定目录下的jar包

应用程序类加载器（AppClassLoader）Java

也叫系统类加载器，负责加载classpath(java.class.path)中指定的jar包及目录中class

用户自定义加载器 Java.lang.ClassLoader的子类，用户可以定制类的加载方式

工作过程：

1、当AppClassLoader加载一个class时，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把类加载请求委派给父类加载器ExtClassLoader去完成。

2、当ExtClassLoader加载一个class时，它首先也不会自己去尝试加载这个类，而是把类加载请求委派给BootStrapClassLoader去完成。

3、如果BootStrapClassLoader加载失败（例如在$JAVA_HOME/jre/lib里未查找到该class），会使用ExtClassLoader来尝试加载；

4、若ExtClassLoader也加载失败，则会使用AppClassLoader来加载

5、如果AppClassLoader也加载失败，则会报出异常ClassNotFoundException

其实这就是所谓的双亲委派模型。简单来说：如果一个类加载器收到了类加载的请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把请求委托给父加载器去完成，依次向上。

为什么要设计双亲委派机制？

沙箱安全机制：自己写的java.lang.String.class类不会被加载，这样便可以防止核心API库被随意篡改
避免类的重复加载：当父亲已经加载了该类时，就没有必要子ClassLoader再加载一次，保证被加载类的唯一性

写段儿代码演示类加载器：

public class Demo {

    public Demo() {
        super();
    }

    public static void main(String[] args) {
        Object obj = new Object();
        String s = new String();
        Demo demo = new Demo();
        System.out.println(obj.getClass().getClassLoader());
        System.out.println(s.getClass().getClassLoader());
        System.out.println(demo.getClass().getClassLoader().getParent().getParent());
        System.out.println(demo.getClass().getClassLoader().getParent());
        System.out.println(demo.getClass().getClassLoader());
        
        System.out.println("BootstrapClassLoader加载的文件: ");
        URL[] urls = Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs();
        for (URL url : urls) {
            System.out.println(url);
        }
        System.out.println("ExtClassLoader加载的文件: ");
        System.out.println(System.getProperty("java.ext.dirs"));
        System.out.println("AppClassLoader加载的文件: ");
        System.out.println(System.getProperty("java.class.path"));
    }
}

打印控制台中的sun.misc.Launcher，是一个java虚拟机的入口应用

AppClassLoader加载类的双亲委派机制源码:

//AppClassLoader的loadClass方法，里面实现了双亲委派机制
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
    throws ClassNotFoundException
{
    synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
        // 检查当前类加载器是否已经加载了该类
        Class<?> c = findLoadedClass(name);
        if (c == null) {
            long t0 = System.nanoTime();
            try {
                //如果当前加载器父加载器不为空则委托父加载器加载该类
                if (parent != null) { 
                    c = parent.loadClass(name, false);
                } else { 
                    //如果当前加载器父加载器为空则委托引导类加载器加载该类
                    c = findBootstrapClassOrNull(name);
                }
            } catch (ClassNotFoundException e) {
                // ClassNotFoundException thrown if class not found
                // from the non‐null parent class loader
            }

            if (c == null) {
                // If still not found, then invoke findClass in order
                // to find the class.
                long t1 = System.nanoTime();
                //都会调用URLClassLoader的findClass方法在加载器的类路径里查找并加载该类
                c = findClass(name);
                // this is the defining class loader; record the stats
                sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 ‐ t0);
                sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
                sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
            }
        }
        if (resolve) {
            resolveClass(c);
        }
        return c;
    }
}

3. 执行引擎Execution Engine

Execution Engine执行引擎负责解释命令，提交操作系统执行。

4. 本地接口Native Interface

本地接口的作用是融合不同的编程语言为 Java 所用，它的初衷是融合 C/C++程序，Java 诞生的时候是 C/C++横行的时候，要想立足，必须有调用 C/C++程序，于是就在内存中专门开辟了一块区域处理标记为native的代码，它的具体做法是 Native Method Stack中登记 native方法，在Execution Engine 执行时加载native libraies。