深刻JVM內核之 ———— JVM運行機制

JVM啓動流程

JVM基本結構

注：其中指令計數器以及其餘隱含寄存器就至關於 PC寄存器

PC寄存器

每一個線程擁有一個PC寄存器，在線程建立的時候建立，pc寄存器老是指向下一條指令的地址，這樣程序就知道下一步該幹什麼。在執行本地方法的時候，PC的值就是 undefined
複製代碼

方法區

保存裝載的類信息

• 類型的常量池

• 字段，方法信息

• 方法字節碼 一般和永久區(Perm)關聯在一塊兒

  注：JDK6時，String等常量信息置於方法區，JDK7的時候，已經移動到了堆
   方法區中保存的類信息有可能會改變，好比熱加載。可是與應用層面的信息相比來講是穩定的，因此方法區能夠成爲永久區，永久區並不表明就永久不變。
  複製代碼

Java堆

• 和程序開發關係密切
• 應用系統中對象都保存在Java堆中
• 全部線程共享Java堆
• 對分代GC來講，堆也是分代的
• GC的主要工做區間

  

Java棧

• 線程私有
• 棧由一系列幀組成(所以Java棧也叫作幀棧)
• 幀保存一個方法的局部變量、操做數棧、常量池指針

Java棧 – 局部變量 包含參數和局部變量

Java棧 – 操做數棧

Java中沒有寄存器，全部參數傳遞使用操做數棧
複製代碼

Java棧 – 棧上分配

注 Java棧-棧上分配
 
 小對象(通常幾十個bytes)，在沒有逃逸的狀況下，能夠直接分配在棧上，逃逸狀況是另外一個線程中也是用到該對象
 
 直接分配在棧上，能夠自動回收，減輕GC的壓力
 
 大對象或者逃逸的對象沒法棧上分配
複製代碼

Java棧 -棧、堆、方法區交互

內存模型

可見性：一個線程修改了變量，其餘線程能夠當即知道

保證可見性的方法

• volatile
• synchronized （unlock以前，寫變量值回主存）
• final(一旦初始化完成，其餘線程就可見)

有序性

• 在本線程內，操做都是有序的
• 在線程外觀察，操做都是無序的。（指令重排 或 主內存同步延時）

指令重排

• 線程內串行語義

  • 寫後讀 a = 1;b = a; 寫一個變量以後，再讀這個位置。
  • 寫後寫 a = 1;a = 2; 寫一個變量以後，再寫這個變量。
  • 讀後寫 a = b;b = 1; 讀一個變量以後，再寫這個變量。
  • 以上語句不可重排
  • 編譯器不考慮多線程間的語義
  • 可重排： a=1;b=2;

  

  

指令重排的基本原則

• 程序順序原則：一個線程內保證語義的串行性
• volatile規則：volatile變量的寫，先發生於讀
• 鎖規則：解鎖(unlock)必然發生在隨後的加鎖(lock)前
• 傳遞性：A先於B，B先於C 那麼A必然先於C
• 線程的start方法先於它的每個動做
• 線程的全部操做先於線程的終結（Thread.join()）
• 線程的中斷（interrupt()）先於被中斷線程的代碼
• 對象的構造函數執行結束先於finalize()方法

編譯和解釋運行的概念

解釋運行

• 解釋執行以解釋方式運行字節碼
• 解釋執行的意思是：讀一句執行一句

編譯運行（JIT）

• 將字節碼編譯成機器碼
• 直接執行機器碼
• 運行時編譯
• 編譯後性能有數量級的提高