JVM深度解析

📕我是廖志伟,一名Java开发工程师、《Java项目实战——深入理解大型互联网企业通用技术》(基础篇)、(进阶篇)、(架构篇)清华大学出版社签约作家、Java领域优质创作者、CSDN博客专家、阿里云专家博主、51CTO专家博主、产品软文专业写手、技术文章评审老师、技术类问卷调查设计师、幕后大佬社区创始人、开源项目贡献者。

📘拥有多年一线研发和团队管理经验,研究过主流框架的底层源码(Spring、SpringBoot、SpringMVC、SpringCloud、Mybatis、Dubbo、Zookeeper),消息中间件底层架构原理(RabbitMQ、RocketMQ、Kafka)、Redis缓存、MySQL关系型数据库、 ElasticSearch全文搜索、MongoDB非关系型数据库、Apache ShardingSphere分库分表读写分离、设计模式、领域驱动DDD、Kubernetes容器编排等。不定期分享高并发、高可用、高性能、微服务、分布式、海量数据、性能调优、云原生、项目管理、产品思维、技术选型、架构设计、求职面试、副业思维、个人成长等内容。

Java程序员廖志伟

🌾阅读前,快速浏览目录和章节概览可帮助了解文章结构、内容和作者的重点。了解自己希望从中获得什么样的知识或经验是非常重要的。建议在阅读时做笔记、思考问题、自我提问,以加深理解和吸收知识。阅读结束后,反思和总结所学内容,并尝试应用到现实中,有助于深化理解和应用知识。与朋友或同事分享所读内容,讨论细节并获得反馈,也有助于加深对知识的理解和吸收。💡在这个美好的时刻,笔者不再啰嗦废话,现在毫不拖延地进入文章所要讨论的主题。接下来,我将为大家呈现正文内容。

CSDN

JVM知识体系深度解析

类加载机制

类加载机制是JVM的生命线,它确保了Java程序的运行时类型安全。在类加载过程中,JVM会执行一系列的步骤来确保类的正确加载:

  1. 加载(Loading):这一步主要涉及到类的字节码文件的读取和存储。JVM首先会查找类的.class文件,可以通过类路径(Classpath)来指定文件的位置。类加载器会负责将字节码文件转换成方法区的数据结构,包括类信息、字段信息、方法信息等。

  2. 连接(Linking):这一步是对类的验证、准备和解析的过程。

    • 验证:确保类的正确性,防止错误的类文件运行在JVM上。验证过程包括四个阶段:文件格式验证、元数据验证、字节码验证和符号引用验证。
    • 准备:为类变量分配内存,并设置默认初始值(如0,false,null等)。
    • 解析:将符号引用转换为直接引用。直接引用是指向方法的指针、字段在方法区的引用等。
  3. 初始化(Initialization):执行类的初始化代码,包括静态初始化器和静态代码块。这一步是类加载过程的最后一步,也是初始化阶段。

双亲委派模型

双亲委派模型是一种安全机制,它要求子类加载器首先委派给父类加载器进行类加载。这种模型的主要优点是:

  • 避免了类重复加载。
  • 保护了程序的安全。
  • 确保了类的初始化顺序。

自定义类加载器

自定义类加载器可以用于实现特定的加载需求,如动态加载类、隔离不同的类空间等。在实现自定义类加载器时,需要重写findClass()方法,以定义类的查找逻辑。

模块化系统(JPMS)

Java Platform Module System(JPMS)是Java 9引入的一个重要特性,它为JVM引入了模块的概念。通过模块,可以将代码组织成更加独立、可重用的单元。

  1. 模块的定义:一个模块是一个独立的编译单元,它包含了一组类和接口,以及它们的依赖关系。
  2. 模块的配置:模块通过module-info.java文件来定义它的模块版本、导出、需要等属性。
  3. 模块的解析:JVM使用模块路径来解析模块,并根据依赖关系加载相应的模块。

内存模型

JVM的内存模型是JVM运行时的基础,它定义了内存的布局和访问规则。

  1. 堆(Heap):堆内存是所有类的实例和数组的内存区域。垃圾回收主要在堆上进行。
  2. 栈(Stack):每个线程都有自己的栈,用于存储局部变量和方法调用。栈内存的大小是有限的,如果线程尝试创建的栈帧超出了栈内存的限制,就会抛出StackOverflowError
  3. 方法区(Method Area):方法区是所有类信息、常量、静态变量等的存储区域。方法区的大小是有限的,如果方法区的内存不足,就会抛出OutOfMemoryError
  4. PC寄存器:每个线程都有一个PC寄存器,用于指示下一条要执行的指令。

内存溢出场景分析

内存溢出是Java程序运行时常见的问题之一,它会导致程序崩溃。内存溢出的主要场景包括:

  • 堆内存溢出:通常是由于创建了大量的对象,或者对象生命周期过长导致的。
  • 栈内存溢出:通常是由于递归调用太深或者方法调用栈太深导致的。
  • 方法区溢出:通常是由于类定义过多,或者类信息太复杂导致的。

垃圾回收

垃圾回收(GC)是JVM自动管理内存的重要机制。GC的主要目标是回收不再使用的对象所占用的内存。

  1. GC Roots可达性分析:GC Roots是垃圾回收的起点,包括线程栈、静态变量等。从GC Roots开始,向上遍历可达的对象,不可达的对象将被回收。
  2. 分代收集理论:JVM将堆内存分为年轻代、老年代等不同区域,分别采用不同的回收策略。
  3. 引用类型:不同的引用类型对垃圾回收有不同的影响。例如,强引用是最常用的引用类型,而软引用、弱引用和虚引用则更容易被垃圾回收。
  4. 垃圾回收算法:JVM使用了多种垃圾回收算法,如标记-清除、复制、整理等。
  5. 并发收集器:并发收集器在垃圾回收时不会阻塞应用程序的执行,如CMS(Concurrent Mark Sweep)、G1(Garbage-First)、ZGC(Z Garbage Collector)等。
  6. 停顿时间控制策略:如G1的动态停顿时间目标(G1 Youngest Generation Pause Time Target),旨在减少垃圾回收对应用程序执行的影响。
  7. 性能调优:通过JVM参数配置和内存泄漏诊断来优化性能。

JIT编译优化

JIT编译器是JVM的一个重要组成部分,它可以将字节码即时编译成本地机器码,从而提高程序的运行效率。JIT编译优化包括:

  • 基于栈的替换(Stack Replacement)。
  • 消除冗余(Dead Code Elimination)。
  • 提取公共子表达式(Common Subexpression Elimination)。
  • 常量传播(Constant Propagation)。
  • 等等。

CSDN

📥博主的人生感悟和目标

Java程序员廖志伟

希望各位读者大大多多支持用心写文章的博主,现在时代变了,信息爆炸,酒香也怕巷子深,博主真的需要大家的帮助才能在这片海洋中继续发光发热,所以,赶紧动动你的小手,点波关注❤️,点波赞👍,点波收藏⭐,甚至点波评论✍️,都是对博主最好的支持和鼓励!

- 💂 博客主页Java程序员廖志伟
- 👉 开源项目Java程序员廖志伟
- 🌥 哔哩哔哩Java程序员廖志伟
- 🎏 个人社区Java程序员廖志伟
- 🔖 个人微信号SeniorRD

Java程序员廖志伟

📙经过多年在CSDN创作上千篇文章的经验积累,我已经拥有了不错的写作技巧。同时,我还与清华大学出版社签下了四本书籍的合约,并将陆续出版。这些书籍包括了基础篇进阶篇、架构篇的📌《Java项目实战—深入理解大型互联网企业通用技术》📌,以及📚《解密程序员的思维密码--沟通、演讲、思考的实践》📚。具体出版计划会根据实际情况进行调整,希望各位读者朋友能够多多支持!

🔔如果您需要转载或者搬运这篇文章的话,非常欢迎您私信我哦~

评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值