JVM(java virtual machine)相关知识(part 1)

• JVM启动流程

• JVM基本结构

方法区

• 保存装载的类信息

  类型的常量池

  字段，方法信息

  方法字节码

• 通常和永久区(Perm)关联在一起

java堆

和程序开发密切相关

应用系统对象都保存在Java堆中

所有线程共享Java堆

对分代GC来说，堆也是分代的

GC的主要工作区间

java栈

线程私有

栈由一系列帧组成（因此Java栈也叫做帧栈）

帧保存一个方法的局部变量、操作数栈、常量池指针

每一次方法调用创建一个帧，并压栈

• 局部变量表（包含参数和局部变量）

注意：一个实例方法 第一个单元放this

• 函数调用组成帧

例如：下面递归函数（最后结果应该是内存溢出）

• 操作数栈(javap -verbose class)

• 栈上分配

小对象（一般几十个bytes），在没有逃逸的情况下，可以直接分配在栈上

直接分配在栈上，可以自动回收，减轻GC压力

大对象或者逃逸对象无法栈上分配

• 栈、堆、方法区交互

• 内存模型

  每一个线程有一个工作内存和主存独立

  工作内存存放主存中变量的值的拷贝

  

  • volatile

public class VolatileStopThread extends Thread{
private volatile boolean stop = false;
public void stopMe(){
stop=true;
}

public void run(){
int i=0;
while(!stop){
i++;
             }
           System.out.println("Stop thread");
}

public static void main(String args[]) throws InterruptedException{
VolatileStopThread t=new VolatileStopThread();
t.start();
Thread.sleep(1000);
t.stopMe();
Thread.sleep(1000);
}
}
结果：
没有volatile -server 运行 无法停止

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volatile 不能代替锁
一般认为volatile 比锁性能好（不绝对）

选择使用volatile的条件是：
语义是否满足应用

• 可见性

一个线程修改了变量，其他线程可以立即知道

• 保证可见性的方法

  volatile

  synchronized （unlock之前，写变量值回主存）

  final(一旦初始化完成，其他线程就可见)

• 有序性

  在本线程内，操作都是有序的

  在线程外观察，操作都是无序的。（指令重排 或 主内存同步延时）

• 指令重排

  线程内串行语义

  • 写后读 a = 1;b = a; 写一个变量之后，再读这个位置。
  • 写后写 a = 1;a = 2; 写一个变量之后，再写这个变量。
  • 读后写 a = b;b = 1; 读一个变量之后，再写这个变量。
  • 以上语句不可重排
  • 编译器不考虑多线程间的语义
  • 可重排： a=1;b=2;

• 指令重排 – 破坏线程间的有序性

• 指令重排 – 保证有序性的方法(synchronized)

• 指令重排的基本原则

  • 序顺序原则：一个线程内保证语义的串行性
  • volatile规则：volatile变量的写，先发生于读
  • 锁规则：解锁(unlock)必然发生在随后的加锁(lock)前
  • 传递性：A先于B，B先于C 那么A必然先于C
  • 线程的start方法先于它的每一个动作
  • 线程的所有操作先于线程的终结（Thread.join()）
  • 线程的中断（interrupt()）先于被中断线程的代码
  • 对象的构造函数执行结束先于finalize()方法

• 解释运行

  • 解释执行以解释方式运行字节码
  • 解释执行的意思是：读一句执行一句

• 编译运行（JIT）

  • 将字节码编译成机器码
  • 直接执行机器码
  • 运行时编译
  • 编译后性能有数量级的提升

总结：

• JVM启动流程
• JVM基本结构
• 内存模型
• 编译和解释运行的概念