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JVM学习

写在之前：太懒了，图片没上传，有想要的可以评论，我给你发。
参考视频：https://www.bilibili.com/video/BV1yE411Z7AP

JVM

图解

![image-20220604083609235](/image-2022060
4083609235.png)

JVM与JRE与JDK区别

JVM：Java virtual machine ，Java虚拟机，只识别.class 类型的文件，它能够将 .class 文件中的字节码指令进行识别转换为机械码。

JRE：Java runtime environment ，java运行时环境，包含 JVM 与Java的一些基本类库。

JDK：Java development kit， Java开发工具包，是整个Java 开发的核心，集成了 JRE 与一些小工具，如：javac.exe,java.exe,jar.exe等。

跨平台的实现

Java 源码经过编译后会生成 .class 文件，字节码不能直接运行，需要经过 JVM 翻译成机器码才能运行。

JVM 是一个桥梁，是个中间件，是实现跨平台的关键。

跨平台的基础

各种不同平台的虚拟机与所有平台都统一使用的程序存储格式——字节码（ByteCode）是构成平台无关性的基石，也是语言无关性的基础。Java 虚拟机不和包括 Java 在内的任何语言绑定，它只与“Class 文件”这种特定的二进制文件格式所关联，Class 文件中包含了 Java 虚拟机指令集和符号表以及若干其他辅助信息。

JVM 常用工具

jps：显示本地 Java 进程
- 命令格式：jps
  - -v 输出虚拟机进程启动时 JVM 参数
  - -l 输出全类名，如果进程时 jar 包，贼输出 jar 包的路径
  - -q 省略主类的名称
  - -m 输出传递给主类 main（）函数的参数
jinfo：运行环境参数：Java System 属性和 JVM 命令行参数，Java class path 等信息
- 命令格式：jinfo 进程 id
jstat：监视虚拟机各种；运行状态信息的命令行工具
- 命令格式：jstat 进程 pid
jstack：dump 栈
- 命令格式：jstack 进程 pid
jmap：观察运行中的 JVM 物理内存的占用情况（如产生哪些对象，及其数量）dump 堆
- 命令格式：jmap[option] pid
jhsdb：查看执行中的内存信息
jhat：分析 jmap 生成的堆转触快照。
jconsole （jdk 中）
VisualVM （jdk 中）

内存结构

JVM 分为堆区，栈区，方法区，初始化的对象放在堆里面，引用放在栈里面，class 类信息、常量池（常量，静态变量）等放在方法区。

1.程序计数器

表现形式：
- 在物理机上是寄存器（无法控制），读取速度快。
作用：
- 记住下一条JVM指令的执行地址（非native方法）
特点：
1. 线程私有；
2. 唯一一个不会内存溢出的内存结构。
图解过程

2.JAVA虚拟机栈

栈结构：

先入后出。

作用：

提供每个线程运行时所需要的内存空间。

组成：

栈帧：每个方法执行时所需要的内存；
1. 结构：传入的参数，局部变量(基本变量和对象的引用变量地址)，返回地址；（局部变量表，操作数栈，动态链接，出口信息）
2. 方法执行时产生对应的栈帧，入栈，执行完出栈。
3. 局部变量表里存储的是基本数据类型、returnAddress类型（指向一条字节码指令的地址）和对象引用，这个对象引用有可能是指向对象起始地址的一个指针，也有可能是代表对象的句柄或者与对象相关联的位置。局部变量所需的内存空间在编译器间确定
4. 操作数栈的作用主要用来存储运算结果以及运算的操作数，它不同于局部变量表通过索引来访问，而是压栈和出栈的方式
5. 每个栈帧都包含一个执行运行时常量池中该栈帧所属方法的引用，持有这个引用为了支持方法调用过程中的动态链接
6. 动态链接就是将常量池中的符号引用在运行期转化为直接引用

操作数栈：创建包含操作数堆栈的帧时，操作数堆栈为空。Java 虚拟机提供指令以将常量或值从局部变量或字段加载到操作数堆栈上。其他 Java 虚拟机指令从操作数堆栈中获取操作数，对其进行操作，然后将结果推送回操作数堆栈。操作数堆栈还用于准备要传递给方法的参数并接收方法结果。

例如，iadd 指令（§iadd）将两个值相加。它要求要添加的值是操作数堆栈的前两个值，由前面的指令推送到那里。这两个值都是从操作数堆栈中弹出的。它们被相加，并且它们的总和被推回操作数堆栈。子计算可以嵌套在操作数堆栈上，从而生成可由包含计算使用的值。

动态链接：每个帧（§2.6）都包含对运行时常量池（§2.5.5）的引用，用于当前方法的类型，以支持方法代码的动态链接。方法的文件代码是指要调用的方法和要通过符号引用访问的变量。动态链接将这些符号方法引用转换为具体的方法引用，根据需要加载类以解析尚未定义的符号，并将变量访问转换为与这些变量的运行时位置关联的存储结构中的适当偏移量。class方法和变量的这种后期绑定使得方法使用的其他类中的更改不太可能破坏此代码。

特点：

0.方法（栈帧）先入后出；

1.每个线程只能有一个活动栈帧（正在执行的方法）；

2.线程私有；

3.会产生内存溢出

基于栈的字节码解释执行引擎

Java 编译器输出的指令流，基本上]是一种基于栈的指令集架构，指令流中的指令大部分都是零地址指令，它们依赖操作数栈进行工作。与基于寄存器的指令集，最典型的就是 x86 的二地址指令集，说得通俗一些，就是现在我们主流 PC 机中直接支持的指令集架构，这些指令依赖寄存器进行工作。
举个最简单的例子，分别使用这两种指令集计算“1+1”的结果，基于栈的指令集会是这样子的：
iconst_1
iconst_1
iadd
istore_0
两条 iconst_1 指令连续把两个常量 1 压入栈后，iadd 指令把栈顶的两个值出栈、相加，然
后把结果放回栈顶，最后 istore_0 把栈顶的值放到局部变量表的第 0 个 Slot 中。
如果基于寄存器，那程序可能会是这个样子：
mov eax，1
add eax，1
mov 指令把 EAX 寄存器的值设为 1，然后 add 指令再把这个值加 1，结果就保存在 EAX寄存器里面。
基于栈的指令集主要的优点就是可移植，寄存器由硬件直接提供，程序直接依赖这些硬件
寄存器则不可避免地要受到硬件的约束。栈架构指令集的主要缺点是执行速度相对来说会稍慢一些。所有主流物理机的指令集都是寄存器架构也从侧面印证了这一点。

问题1.栈内存会不会被垃圾回收？

不会被垃圾回收，因为每个方法执行完会弹出栈，自动被回收了，所以不会被JVM内存回收机制回收。

问题2.栈内存是不是分配的空间越大越好？

不是，空间越大，可运行的线程数越少，因为物理机的内存是固定的，栈内存越大，可执行的方法递归次数越多，一般把栈内存设为默认即可，其他的系统一般是1024KB，而Windows取决于物理机内存，可用 -Xss 调节大小。

问题3.方法内局部变量是否安全？

不一定，取决于是否有其他线程可以访问，有没有逃离方法的作用范围。

如：传入的参数，返回的参数（参数的引用是对象）

栈内存溢出情景

栈帧过多导致内存溢出（常见于方法递归）；
栈帧过大导致内存溢出（局部变量过多，一般没有）；
异常名：java.lang.StackOverflowError

例子：做 json 转换时，两个类互相引用（A中含有B成员变量，B中含有A）

解决：可以在A类中成员B上加 @JsonIgnore 注解，在A解析B时跳过。

线程运行诊断

cpu占用过多
1. 在虚拟机中用 top 查看进程占用 cpu 占用;
2. ps H -eo pid，tid，%cpu | grep 进程 id ;
3. 用 jstack 进程 id (十进制，要换算为十六进制)查看原因.
迟迟得不到结果
1. jstack 进程 id 查看原因（死锁）。

3.本地方法栈

作用：

给本地方法(用其他语言写的代码)运行提供内存空间

特点：

1.在hotsport虚拟机中与java虚拟机栈结合了；

2.线程私有。

4.堆

作用:

给通过new关键字创建对象提供内存空间。

特点：

1.线程共享的，堆中的对象都要考虑线程安全问题；

2.有垃圾回收机制。

Tips:但随着 JIT（即时）编译器的发展和逃逸分析技术的逐渐成熟，栈上分配、标亮替换优化技术将会导致一些微妙的变化发生，所有的对象分配在堆上就不那么绝对了。

堆内存溢出

异常类型：java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space.
控制堆空间大小参数：-Xmx

堆内存诊断

jps工具
- 查看当前系统中有哪些java进程
jmap工具
- 查看堆内存的占用情况（jmap -heap 进程id）
jconsole工具
- 图形界面的多功能检测工具，可以连续检测

案例

垃圾回收后，内存占用依旧很高。

jvisualVM工具（可以dump（堆转储），抓取堆内存的快照）

5.方法区

作用：

方法区域类似于用于常规语言的编译代码的存储区域，或者类似于操作系统进程中的“文本”段。它存储每个类的结构，如运行时常量池、字段和方法数据，以及方法和构造函数的代码，包括类和实例初始化以及接口初始化中使用的特殊方法
用于存储已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数据。

特点：

线程共享的；
在虚拟机启动时创建，在逻辑上属于堆，但是各种虚拟机实现不同，如hotspot虚拟机在Java8以前是永久代，在堆内存中，8以后是元空间，在本地内存，但是字符串常量池(StringTable)依旧在堆内存；
可以发生内存溢出，异常：java.lang.OutOfMemoryError Metaspace

组成：

方法区内存溢出

1.8以前永久代溢出
1.8以后元空间溢出

调节元空间大小参数：-XX：MetaspaceSize=

ClassWrite 类，生成类的二进制字节码, cjlib 动态生成类。

6.常量池

定义：

就是一张表，虚拟机根据这张常量表找到要执行的类名，方法名，参数类型，字面量等信息。编译时被确定并保存在.class 文件中的(final)常量值和一些文本修饰的符号引用(类和接口的全限定名，字段的名称与描述符，方法名称与描述符)。

运行时常量池：

常量池是*.class文件中的，当类被加载，它的常量池就会放入运行时常量池，并把里面的符号地址变为真实地址。

StringTable

在类加载时，常量池中的信息都会被加载到运行时常量池，这时"a","b","ab"都是常量池中的符号，还没有变为Java中的字符串对象，ldc 指令会将"a"符号变为字符串对象，只有使用到它时才会变为字符串对象，将它放入StringTable（hashtable结构，不能扩容，初始为空），如果里面有就不放入，没有再放入。

字符串拼接底层时new了一个StringBuilder对象调用append()方法进行拼接，最后调用toString()方法，等于是new了一个新对象放入堆中。

String.intern()方法：将字符串对象尝试放入串池，没有则放入，有则不放，并将串池中的对象返回。（jdk1.7以后）

jdk1.6中若串池开始没有，会copy一个对象进入串池，不同的对象。

 //StringTable [ "a", "b" ,"ab" ]  hashtable 结构，不能扩容
public class Demo1_22 {
    // 常量池中的信息，都会被加载到运行时常量池中， 这时 a b ab 都是常量池中的符号，还没有变为 java 字符串对象
    // ldc #2 会把 a 符号变为 "a" 字符串对象
    // ldc #3 会把 b 符号变为 "b" 字符串对象
    // ldc #4 会把 ab 符号变为 "ab" 字符串对象

    public static void main(String[] args) {
        String s1 = "a"; // 懒惰的
        String s2 = "b";
        String s3 = "ab";
        String s4 = s1 + s2; // new StringBuilder().append("a").append("b").toString()  new String("ab")
        String s5 = "a" + "b";  // javac 在编译期间的优化，结果已经在编译期确定为ab

        System.out.println(s3 == s5);



    }
}

垃圾回收：

-verbose:gc 添加垃圾回收相关信息

性能调优：

调整-XX:StringTableSize= 桶大小 (调大点有更好的哈希分布情况)
考虑将字符串对象是否入池（使用intern()方法，将重复的对象直接从串池引用，减少堆内存的使用）

7.直接内存

特点

常见于NIO操作，用于数据缓冲区
分配回收成本较高，读写性能高
不受JVM内存回收管理

图解读写性能高效原因

普通IO

NIO

ByteBuffer.allocateDirect（大小）获得direct memory （缓冲区）

allocateDirect(大小) -> new DirectByteBuffer(大小) ->

DirectByteBuffer(int cap) {                   // package-private

    super(-1, 0, cap, cap);
    boolean pa = VM.isDirectMemoryPageAligned();
    int ps = Bits.pageSize();
    long size = Math.max(1L, (long)cap + (pa ? ps : 0));
    Bits.reserveMemory(size, cap);

    long base = 0;
    try {
        //获得缓冲区
        base = unsafe.allocateMemory(size);
    } catch (OutOfMemoryError x) {
        Bits.unreserveMemory(size, cap);
        throw x;
    }
    unsafe.setMemory(base, size, (byte) 0);
    if (pa && (base % ps != 0)) {
        // Round up to page boundary
        address = base + ps - (base & (ps - 1));
    } else {
        address = base;
    }
    //虚引用                       任务对象
    cleaner = Cleaner.create(this, new Deallocator(base, size, cap));
    att = null;



}

内存释放原理

Unsafe的成员方法allocateMemory（分配内存）

Unsafe的成员方法freeMemory（释放内存）

static int _1Gb = 1024 * 1024 * 1024;

public static void main(String[] args) throws IOException {
    Unsafe unsafe = getUnsafe();
    // 分配内存
    long base = unsafe.allocateMemory(_1Gb);
    unsafe.setMemory(base, _1Gb, (byte) 0);
    System.in.read();

    // 释放内存
    unsafe.freeMemory(base);
    System.in.read();
}

public static Unsafe getUnsafe() {
    try {
        Field f = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
        f.setAccessible(true);
        Unsafe unsafe = (Unsafe) f.get(null);
        return unsafe;
    } catch (NoSuchFieldException | IllegalAccessException e) {
        throw new RuntimeException(e);
    }
}

ByteBuffer内部调用了Unsafe的方法，通过虚引用类型Cleaner来检测关联的对象ByBuffer被回收后会由ReferenceHandler线程调用clean方法，间接调用freeMemory方法来释放直接内存。System.gc()回收ByteBuffer对象。

-XX:+DisableExplicitGC 禁用显式的垃圾回收(fullGC)，

影响直接内存回收。

System.gc()原理：

System.gc() -> Runtime.getRuntime().gc() -> gc() ( native 方法)

获取 Java 程序使用的内存，堆内存使用的百分比：

可以通过 java.lang.Runtime 类中与内存相关方法来获取剩余的内存，总内存及最大堆内存。
通过这些方法你也可以获取到堆使用的百分比及堆内存的剩余空间。

Runtime.freeMemory() 方法返回剩余空间的字节数
Runtime.totalMemory()方法总内存的字节数
Runtime.maxMemory() 返回最大内存的字节数

发现垃圾的算法

引用计数法

由于会发生循环引用导致回收不了的问题，java中不使用。

可达性分析算法

Java 虚拟机中的垃圾回收器采用可达性分析来探索所有存活的对象扫描堆中的对象，看是否能够沿着 GC Root对象为起点的引用链找到该对象，找不到，表示可以回收

哪些对象可以作为 GC Root ?可以使用MAT工具查找。

GC Root 对象：

虚拟机栈中引用的对象
方法区类静态属性引用的对象
方法区常量池引用的对象
本地方法栈 JNI 引用的对象

虽然这些算法可以判定一个对象是否能被回收，但是当满足上述条
件时，一个对象比不一定会被回收。当一个对象不可达 GC Root
时，这个对象并不会立马被回收，而是出于一个死缓的阶段，若要
被真正的回收需要经历两次标记.

如果对象在可达性分析中没有与 GC Root 的引用链，那么此时就
会被第一次标记并且进行一次筛选，筛选的条件是是否有必要执行
finalize() 方法。当对象没有覆盖 finalize() 方法或者已被虚拟机
调用过，那么就认为是没必要的。如果该对象有必要执行finalize() 方法，那么这个对象将会放在一个称为 F-Queue 的队列中，虚拟机会触发一个 Finalize() 线程去执行，此线程是低优先级的，并且虚拟机不会承诺一直等待它运行完，这是因为如果 finalize() 执行缓慢或者发生了死锁，那么就会造成 F-Queue 队列一直等待，造成了内存回收系统的崩溃。GC 对处于 F-Queue 中的对象进行第二次被标记，这时，该对象将被移除” 即将回收”集合，等待回收。

四种引用

强引用

new 出的对象之类的引用，只要强引用还在，永远不会被回收

只有所有 GC Roots 对象都不通过【强引用】引用该对象，该对象才能被垃圾回收

软引用（SoftReference）

仅有软引用引用该对象时，在垃圾回收后，内存仍不足时会再次触发垃圾回收，回收软引用对象可以配合引用队列来释放软引用自身。

例子：List<SoftReference<byte[]>> 中不断添加数组，在内存不足时会垃圾回收，将之前的数组全都清理。但是集合中软引用对象还没被回收，它们值是null。这时可以通过引用队列来释放它们内存。在构造时传入队列。

弱引用（WeakReference）

仅有弱引用引用该对象时，在垃圾回收时，无论内存是否充足，都会回收弱引用对象可以配合引用队列来释放弱引用自身

虚引用（PhantomReference）

必须配合引用队列使用，主要配合 ByteBuffer 使用，被引用对象回收时，收到通知，会将虚引用入队，由 Reference Handler 线程调用虚引用相关方法释放直接内存

终结器引用（FinalReference）

无需手动编码，但其内部配合引用队列使用，在垃圾回收时，终结器引用入队（被引用对象暂时没有被回收），再由 Finalizer 线程通过终结器引用找到被引用对象并调用它的 finalize 方法，第二次 GC 时才能回收被引用对象

垃圾回收的算法

标记清除法

定义： Mark Sweep

速度较快
标记清除效率不高
会造成内存碎片
不会将内存清零，会将这部分做标记，如果下次有要来存储的数据直接在标记上找合适的空间。

标记整理

定义：Mark Compact

速度慢
没有内存碎片

复制算法

定义：Copy

不会有内存碎片
需要占用双倍内存空间
存活率较高时效率低

分代的垃圾回收

对象首先分配在伊甸园区域
新生代空间不足时，触发 minor gc，伊甸园和 from 存活的对象使用 copy 复制到 to 中，存活的对象年龄加 1并且交换 from to ，内存空间位置不变，只是指向的指针变了。
minor gc 会引发 stop the world，暂停其它用户的线程（因为对象地址会改变），等垃圾回收结束，用户线程才恢复运行
当对象寿命超过阈值时，会晋升至老年代，最大寿命是15（因为代表年龄的只有 4bit）
大的对象也有可能直接放入老年代。
当老年代空间不足，会先尝试触发 minor gc，如果之后空间仍不足，那么触发 full gc，STW的时间更长

垃圾回收器

对于 GC 来说，当程序员创建对象时，GC 就开始监控这个对象的地址、大小以及使用情况。通常，GC 采用有向图的方式记录和管理堆（heap）中的所有对象。通过这种方式确定哪些对象是” 可达的”，哪些对象是”不可达的”。当 GC 确定一些对象为“不可达”时，GC 就有责任回收这些内存空间。

新生代垃圾收集器

Serial 收集器

特点：

单线程
需要 STW
使用复制算法

ParNew 收集器

特点：

Serial 收集器的多线程版本

Parallel Scavenge 收集器

特点：

多线程
专注高吞吐量
复制算法

老年代垃圾收集器

Serial Old 收集器

特点：

Serial 收集器的老年代版本
标记-整理算法

Parallel Old 收集器

特点：

Parallel Scavenge 收集器的老年代版本

CMS收集器

Concurrent Mark Sweep

特点：

停顿时间短
四个阶段
- 初始标记 initial mark
- 并发标记 concurrent mark
- 重新标记 remark
- 并发清除 concurrent sweep
复制＋标记清除算法

串行

单线程
堆内存较小，适合个人电脑
-XX:+UseSerialGC = Serial + SerialOld

吞吐量优先

多线程
堆内存较大，
多核 cpu 让单位时间内，STW 的时间最短 0.2 0.2 = 0.4，垃圾回收时间占比最低，这样就称吞吐量高
-XX:+UseParallelGC ~ -XX:+UseParallelOldGC
-XX:+UseAdaptiveSizePolicy （开启幸存区大小动态调整）
-XX:GCTimeRatio=ratio （垃圾回收时间的比例）
-XX:MaxGCPauseMillis=ms （允许每次暂停的最大时间）
-XX:ParallelGCThreads=n （进行垃圾回收的线程）

响应时间优先

多线程
堆内存较大，
多核 cpu 尽可能让单次 STW 的时间最短 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 = 0.5
-XX:+UseConcMarkSweepGC ~ -XX:+UseParNewGC ~ SerialOld（内存碎片过多，退化）
-XX:ParallelGCThreads=n ~ -XX:ConcGCThreads=threads （进行并发垃圾回收的线程的数量，一般为cpu核数的1/4）
-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=percent（堆内存占用多少后进行垃圾清理，由于并发清理后会产生浮动垃圾，所以要预留一些空间）
-XX:+CMSScavengeBeforeRemark （在重新标记前进行一次minor GC，防止标记期间后会死亡的年轻代引用老年代对象，导致无用的查找）

G1

定义：Garbage First

2004 论文发布
2009 JDK 6u14 体验
2012 JDK 7u4 官方支持
2017 JDK 9 默认

适用场景

同时注重吞吐量（Throughput）和低延迟（Low latency），默认的暂停目标时间是 200 ms
超大堆内存，会将堆划分为多个大小相等（1 2 4 8M）的 Region （区域）整体上是标记+整理算法，两个区域之间是复制算法

图解各阶段

0.G1 垃圾回收阶段

1.Young Collection

会 STW
会标记 GC ROOT

2.Young Collection + CM

在 Young GC 时会进行 GC Root 的初始标记
老年代占用堆空间比例达到阈值时，进行并发标记（不会 STW），
由下面的 JVM 参数决定

-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=percent （默认45%）（老年代占用堆空间多大会并发标记）

3..Mixed Collection

会对 E、S、O 进行全面垃圾回收

最终标记（Remark）会 STW
拷贝存活（Evacuation）会 STW

-XX:MaxGCPauseMillis=ms

4.Full GC

SerialGC

新生代内存不足发生的垃圾收集 - minor gc
老年代内存不足发生的垃圾收集 - full gc

ParallelGC

新生代内存不足发生的垃圾收集 - minor gc
老年代内存不足发生的垃圾收集 - full gc

CMS

新生代内存不足发生的垃圾收集 - minor gc
老年代内存不足（并发清理失败才会 full gc 具体看日志）

新生代内存不足发生的垃圾收集 - minor gc
老年代内存不足（新产生垃圾的速度比并发收集的慢不会 full gc 停顿时间短，反之会 full gc。）

5.Young Collection 跨代引用

新生代回收的跨代引用（老年代引用新生代）问题

卡表与 Remembered Set
在对象引用变更时通过 post-write barrier + dirty card queue
concurrent refinement threads 更新 Remembered Set
引用年轻代的标记为脏卡，存放在Remembered set 中，卡表每个大小约为512k，每次遍历脏卡就行，提高效率。
G1的卡表不论新生代还是老年代都有，内存占用高，而CMS只有一份。

6.Remark

pre-write barrier + satb_mark_queue
在对象引用改变时给它加上写屏障，将它放入队列，后面再重新标记时，将它从队列中取出检查。

7.JDK 8u20 字符串去重

优点：节省大量内存
缺点：略微多占用了 cpu 时间，新生代回收时间略微增加

-XX:+UseStringDeduplication （开启字符串去重）

String s1 = new String("hello"); // char[]{'h','e','l','l','o'} 

String s2 = new String("hello"); // char[]{'h','e','l','l','o'}

将所有新分配的字符串放入一个队列
当新生代回收时，G1并发检查是否有字符串重复
如果它们值一样，让它们引用同一个 char[]
注意，与 String.intern() 不一样
- String.intern() 关注的是字符串对象
- 而字符串去重关注的是 char[]
- 在 JVM 内部，它们使用了不同的字符串表

8.JDK 8u40 并发标记类卸载

所有对象都经过并发标记后，就能知道哪些类不再被使用，

当一个类加载器的所有类都不再使用，则卸载它所加载的所有类

-XX:+ClassUnloadingWithConcurrentMark 默认启用

9.JDK 8u60 回收巨型对象

一个对象大于 region 的一半时，称之为巨型对象
G1 不会对巨型对象进行拷贝
回收时被优先考虑
G1 会跟踪老年代所有 incoming 引用（脏卡），这样老年代 incoming 引用为0 的巨型对象就可以在新生代垃圾回收时处理掉

10. JDK 9 并发标记起始时间的调整

并发标记必须在堆空间占满前完成，否则退化为 FullGC
JDK 9 之前需要使用 -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent JDK 9 可以动态调整
- -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent 用来设置初始值
- 进行数据采样并动态调整
- 总会添加一个安全的空档空间

G1 与 CMS 的对比

细节

G1 压缩空间占优势
G1 将内存分成区域（Region）避免内存碎片问题
Eden，Survivor，Old 区不再固定、再内存使用时来说更灵活
G1 可以设置预期停顿时间（Pause Time）来控制垃圾收集的时间避免应用雪崩现象
G1 在回收内存后会马上同时做合并空闲内存的工作、而 CMS 默认是在 STW 的时候做
G1 会在 Young GC 中使用、而 CMS 只能在 Old 区使用。

整体内容不同

G1 ：吞吐量优先
CMS：低停顿响应优先

CMS 对 cpu 性能要求高，G1 是将内存分为多块；，所以对内堆的大小有要求。

CMS 是清除，会产生很多内存碎片，而 G1 是整理，所以碎片空间较小。

垃圾回收调优

预备知识

掌握 GC 相关的 VM 参数，会基本的空间调整
掌握相关工具
明白一点：调优跟应用、环境有关，没有放之四海而皆准的法则

1.调优领域

内存
锁竞争
cpu 占用
io

2.调优的目标

低延迟互联网项目 CMS G1 ZGC （Zing JVM）
高吞吐量科学运算 Parallel GC

3.最快的GC是不发生GC

查看Full GC 前后的内存占用，考虑问题
数据是不是太多了？
- 如“select * from 大表” 用“limit 限制”
数据是不是太臃肿了？
- 无用的数据太多了（对象图）
- 对象大小（最小16） Integer 24 int 4
是否存在内存泄漏
- 过多会发生OOM
- 定义静态集合对象做缓存，不释放。
- 软，弱引用，自动回收
- 用第三方缓存实现

4.新生代调优

特点

所有的 new 操作的内存分配非常廉价
- TLAB thread-local allocation buffer
- 避免多线程对对象创建分配内存时的干扰
死亡对象回收代价是零（复制算法）
大部分对象用过即死
Minor GC 的时间远低于 Full GC

新生代内存越大越好么？

会导致老年代内存变小，虽然使Minor GC 频率变小，但是会让 Full GC 变多，代价更大。
吞吐量变大，但是回收时间也会变多，吞吐量也会下降。

-Xmn （设置新生代内存大小）

Sets the initial and maximum size (in bytes) of the heap for the young generation (nursery). GC is performed in this region more often than in other regions. If the size for the young generation is too small, then a lot of minor garbage collections are performed. If the size is too large, then only full garbage collections are performed, which can take a long time to complete. Oracle recommends that you keep the size for the young generation greater than 25% and less than 50% of the overall heap size.

新生代能容纳所有【并发量 * (请求-响应)】的数据即可
幸存区大到能保留【当前活跃对象+需要晋升对象】（过小可能导致存活时间短对象的移动到老年代，因为内存不够）
晋升阈值配置得当，让长时间存活对象尽快晋升

-XX:MaxTenuringThreshold=threshold （最大晋升阈值）

-XX:+PrintTenuringDistribution （晋升的详细信息）

 Desired survivor size 48286924 bytes, new threshold 10 (max 10)
 - age 1: 28992024 bytes, 28992024 total 
 - age 2: 1366864 bytes, 30358888 total
 - age 3: 1425912 bytes, 31784800 total （1，2，3总和）
 ...

5.老年代调优

以 CMS 为例

CMS 的老年代内存越大越好（过小，浮动垃圾导致并发清除失败，退化为 Serial Old 回收）
先尝试不做调优，如果没有 Full GC 那么系统性能还行，否则先尝试调优新生代
观察发生 Full GC 时老年代内存占用，将老年代内存预设调大 1/4 ~ 1/3

-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=percent （老年代占内存触发回收阈值）

6.案列

案例1 Full GC 和 Minor GC频繁

可能新生代内存太小，幸存区中有大量对象移动到老年代。

案例2 请求高峰期发生 Full GC，单次暂停时间特别长（CMS）

查看 GC 日志，重新标记耗时最长，扫描整个堆内存，在重新标记前对新生代进行一次 Minor GC。（加入虚拟机参数）

案例3 老年代充裕情况下，发生 Full GC （CMS jdk1.7）

可能是永久代内存不足

内存溢出与泄漏

内存溢出：out of memory ，指程序在申请内存时，没有足够的内存空间供其使用。

内存泄漏：memory leak ，指程序在申请内存后，无法释放已申请的内存空间，一次内存泄漏危害可忽略，但堆积下来问题很严重，内存迟早会耗尽。

面试题

深拷贝和浅拷贝

简单来讲就是复制、克隆。 Person p=new Person(“张三”);

浅拷贝就是对对象中的数据成员进行简单赋值，如果存在动态成员或者指针就会报错。

深拷贝就是对对象中存在的动态成员或指针重新开辟内存空间。

finalize() 方法什么时候被调用？析构函数 (finalization) 的目的是什么？

垃圾回收器（garbage colector）决定回收某对象时，就会运行该对象的 finalize() 方法但是在 Java 中很不幸，如果内存总是充足的，那么垃圾回收可能永远不会进行，也就是说 filalize() 可能永远不被执行，显然指望它做收尾工作是靠不住的。那么 finalize() 究竟是做什么的呢？它最主要的用途是回收特殊渠道申请的内存。Java 程序有垃圾回收器，所以一般情况下内存问题不用程序员操心。但有一种 JNI（Java Native Interface）调用 non-Java 程序（C 或 C++）， finalize() 的工作就是回收这部分的内存。

什么是分布式垃圾回收（DGC）？它是如何工作的？

DGC 叫做分布式垃圾回收。RMI 使用 DGC 来做自动垃圾回收。因为 RMI 包含了跨虚拟机的远程对象的引用，垃圾回收是很困难的。DGC 使用引用计数算法来给远程对象提供自动内存管理。

RMI:远程方法调用(Remote Method Invocation)。能够让在某个java虚拟机上的对象像调用本地对象一样调用另一个java 虚拟机中的对象上的方法。

简述 Java 内存分配与回收策率以及 Minor GC 和 Major GC。

• 对象优先在堆的 Eden 区分配
• 大对象直接进入老年代
• 长期存活的对象将直接进入老年代

当 Eden 区没有足够的空间进行分配时，虚拟机会执行一次 Minor GC。Minor GC 通常发生在新生代的 Eden 区，在这个区的对象生存期短，往往发生 Gc 的频率较高，回收速度比较快； Full GC/Major GC 发生在老年代，一般情况下，触发老年代 GC 的时候不会触发 Minor GC，但是通过配置，可以在 Full GC 之前进行一次 Minor GC 这样可以加快老年代的回收速度。

老年代的垃圾收集叫做Major GC，Major GC通常是跟full GC是等价的，收集整个GC堆。

Full GC定义是相对明确的，就是针对整个新生代、老生代、元空间（metaspace，java8以上版本取代perm gen）的全局范围的GC。

什么时候执行 Full GC

调用 System.gc，系统建议执行，但不一定
老年代空间不足
方法区内存不足
通过 Minor GC 后进入老年代的平均大小大于老年代的可用内存

invokedynamic指令

invokedynamic是Java7之后新加入的字节码指令，使用它可以实现一些动态类型语言的功能。我们使用的Lambda表达式，在字节码上就是invokedynamic指令实现的。它的功能有点类似反射，但它是使用方法句柄实现的，执行效率更高。

safepoint（安全点）

当发生GC时，用户线程必须全部停下来，才可以进行垃圾回收，这个状态我们可以认为JVM是安全的（safe），整个堆的状态是稳定的。

如果在GC前，有线程迟迟进入不了safepoint，那么整个JVM都在等待这个阻塞的线程，造成了整体GC 的时间变长。

类加载与字节码

图解

类加载机制

Class 文件有类加载器加载后，在 JVM 中形成一份描述 Class 结构的元信息对象，通过该元信息对象可以获知 Class 的结构信息：如构造函数，属性，方法等。

虚拟机把描述类的数据从 class 文件加载到内存，并对数据进行校验，解析，初始化，最终形成可以被虚拟机直接使用的 Java 类型，这就是虚拟机的类加载机制。

类（Class）文件结构

本质

任何一个 Class 文件都对应着唯一一个类或接口的定义信息，但反过来说，Class 文件实际上它并不一定以磁盘文件的形式存在。

Class 文件是一组以 8 位字节为基础单位的二进制流。

特点

一组以8位字节为基础单位的二进制流，各个数据项严格按顺序排列；
采取类似于 C 语言结构体的伪结构来存储数据，仅包含两种数据类型：无符号数和表；
无符号数：是基本数据类型，以 u1、u2、u4、u8 分别代表1个字节、2个字节、4个字节、8个字节的无符号数，能够用来描写叙述数组、索引引用、数量值或者按照UTF-8编码构成的字符串值；
表：有多个无符号数或者其他作为数据项构成的复合数据类型，全部表都习惯地以_info 结尾。

简单的 HelloWorld

package cn.itcast.jvm.t5;
// HelloWorld 示例
public class HelloWorld {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("hello world");
}
}

执行 javac -parameters -d . HellowWorld.java 编译为 HelloWorld.class 后是这个样子的：

[root@localhost ~]# od -t xC HelloWorld.class
0000000 ca fe ba be 00 00 00 34 00 23 0a 00 06 00 15 09
0000020 00 16 00 17 08 00 18 0a 00 19 00 1a 07 00 1b 07
0000040 00 1c 01 00 06 3c 69 6e 69 74 3e 01 00 03 28 29
0000060 56 01 00 04 43 6f 64 65 01 00 0f 4c 69 6e 65 4e
0000100 75 6d 62 65 72 54 61 62 6c 65 01 00 12 4c 6f 63
0000120 61 6c 56 61 72 69 61 62 6c 65 54 61 62 6c 65 01
0000140 00 04 74 68 69 73 01 00 1d 4c 63 6e 2f 69 74 63
0000160 61 73 74 2f 6a 76 6d 2f 74 35 2f 48 65 6c 6c 6f
0000200 57 6f 72 6c 64 3b 01 00 04 6d 61 69 6e 01 00 16
0000220 28 5b 4c 6a 61 76 61 2f 6c 61 6e 67 2f 53 74 72
0000240 69 6e 67 3b 29 56 01 00 04 61 72 67 73 01 00 13
0000260 5b 4c 6a 61 76 61 2f 6c 61 6e 67 2f 53 74 72 69
0000300 6e 67 3b 01 00 10 4d 65 74 68 6f 64 50 61 72 61
0000320 6d 65 74 65 72 73 01 00 0a 53 6f 75 72 63 65 46
0000340 69 6c 65 01 00 0f 48 65 6c 6c 6f 57 6f 72 6c 64
0000360 2e 6a 61 76 61 0c 00 07 00 08 07 00 1d 0c 00 1e
0000400 00 1f 01 00 0b 68 65 6c 6c 6f 20 77 6f 72 6c 64
0000420 07 00 20 0c 00 21 00 22 01 00 1b 63 6e 2f 69 74
0000440 63 61 73 74 2f 6a 76 6d 2f 74 35 2f 48 65 6c 6c
0000460 6f 57 6f 72 6c 64 01 00 10 6a 61 76 61 2f 6c 61
0000500 6e 67 2f 4f 62 6a 65 63 74 01 00 10 6a 61 76 61
0000520 2f 6c 61 6e 67 2f 53 79 73 74 65 6d 01 00 03 6f
0000540 75 74 01 00 15 4c 6a 61 76 61 2f 69 6f 2f 50 72
0000560 69 6e 74 53 74 72 65 61 6d 3b 01 00 13 6a 61 76
0000600 61 2f 69 6f 2f 50 72 69 6e 74 53 74 72 65 61 6d
0000620 01 00 07 70 72 69 6e 74 6c 6e 01 00 15 28 4c 6a
0000640 61 76 61 2f 6c 61 6e 67 2f 53 74 72 69 6e 67 3b
0000660 29 56 00 21 00 05 00 06 00 00 00 00 00 02 00 01
0000700 00 07 00 08 00 01 00 09 00 00 00 2f 00 01 00 01
0000720 00 00 00 05 2a b7 00 01 b1 00 00 00 02 00 0a 00
0000740 00 00 06 00 01 00 00 00 04 00 0b 00 00 00 0c 00
0000760 01 00 00 00 05 00 0c 00 0d 00 00 00 09 00 0e 00
0001000 0f 00 02 00 09 00 00 00 37 00 02 00 01 00 00 00
0001020 09 b2 00 02 12 03 b6 00 04 b1 00 00 00 02 00 0a
0001040 00 00 00 0a 00 02 00 00 00 06 00 08 00 07 00 0b
0001060 00 00 00 0c 00 01 00 00 00 09 00 10 00 11 00 00
0001100 00 12 00 00 00 05 01 00 10 00 00 00 01 00 13 00
0001120 00 00 02 00 14

根据JVM规范，类文件结构如下

u：字节数
两个数1个字节

ClassFile {
u4 magic;  魔数
u2 minor_version; 版本信息
u2 major_version;
u2 constant_pool_count;  常量池
cp_info constant_pool[constant_pool_count-1];
u2 access_flags; 访问修饰（public，private...）
u2 this_class;  本类信息
u2 super_class; 父类信息
u2 interfaces_count;  接口信息
u2 interfaces[interfaces_count];
u2 fields_count; 类中变量信息
field_info fields[fields_count];
u2 methods_count; 方法信息
method_info methods[methods_count];
u2 attributes_count;  附加属性信息
attribute_info attributes[attributes_count];
}

1.魔数

不同的文件有不同的魔数信息

0~3 字节，表示它是否是【class】类型的文件

0000000 ca fe ba be 00 00 00 34 00 23 0a 00 06 00 15 09

2.版本

4~7 字节，表示类的版本 00 34（52）表示是 Java 8

4-5，次版本号，6-7，主版本号。

高版本 JVM 可已向下兼容低版本 class 文件。

0000000 ca fe ba be 00 00 00 34 00 23 0a 00 06 00 15 09

3.常量池

常量池中主要存放两大类常量：字面量（Literal）和符号引用（Symbolic References）。
字面量比较接近于 Java 语言层面的常量概念，如文本字符串、声明为 final 的常量值等。
而符号引用则属于编译原理方面的概念，包括了下面三类常量：
类和接口的全限定名（Fully Qualified Name）、字段的名称和描述符（Descriptor）、方法的名称和描述符

8~9 字节，表示常量池长度，00 23 （35）表示常量池有 #1~#34项，注意 #0 项不计入，也没有值
0000000 ca fe ba be 00 00 00 34 00 23 0a 00 06 00 15 09
第#1项 0a 表示一个 Method 信息，00 06 和 00 15（21）表示它引用了常量池中 #6 和 #21 项来获得
这个方法的【所属类】和【方法名】
0000000 ca fe ba be 00 00 00 34 00 23 0a 00 06 00 15 09
第#2项 09 表示一个 Field 信息，00 16（22）和 00 17（23）表示它引用了常量池中 #22 和 # 23 项
来获得这个成员变量的【所属类】和【成员变量名】
0000000 ca fe ba be 00 00 00 34 00 23 0a 00 06 00 15 09
0000020 00 16 00 17 08 00 18 0a 00 19 00 1a 07 00 1b 07
第#3项 08 表示一个字符串常量名称，00 18（24）表示它引用了常量池中 #24 项
0000020 00 16 00 17 08 00 18 0a 00 19 00 1a 07 00 1b 07
第#4项 0a 表示一个 Method 信息，00 19（25）和 00 1a（26）表示它引用了常量池中 #25 和 #26
项来获得这个方法的【所属类】和【方法名】
0000020 00 16 00 17 08 00 18 0a 00 19 00 1a 07 00 1b 07
第#5项 07 表示一个 Class 信息，00 1b（27）表示它引用了常量池中 #27 项
0000020 00 16 00 17 08 00 18 0a 00 19 00 1a 07 00 1b 07
第#6项 07 表示一个 Class 信息，00 1c（28）表示它引用了常量池中 #28 项
0000020 00 16 00 17 08 00 18 0a 00 19 00 1a 07 00 1b 07
0000040 00 1c 01 00 06 3c 69 6e 69 74 3e 01 00 03 28 29
第#7项 01 表示一个 utf8 串，00 06 表示长度，3c 69 6e 69 74 3e 是【】
0000040 00 1c 01 00 06 3c 69 6e 69 74 3e 01 00 03 28 29
第#8项 01 表示一个 utf8 串，00 03 表示长度，28 29 56 是【()V】其实就是表示无参、无返回值
0000040 00 1c 01 00 06 3c 69 6e 69 74 3e 01 00 03 28 29
0000060 56 01 00 04 43 6f 64 65 01 00 0f 4c 69 6e 65 4e
第#9项 01 表示一个 utf8 串，00 04 表示长度，43 6f 64 65 是【Code】
0000060 56 01 00 04 43 6f 64 65 01 00 0f 4c 69 6e 65 4e
第#10项 01 表示一个 utf8 串，00 0f（15）表示长度，4c 69 6e 65 4e 75 6d 62 65 72 54 61 62 6c 65
是【LineNumberTable】
0000060 56 01 00 04 43 6f 64 65 01 00 0f 4c 69 6e 65 4e
0000100 75 6d 62 65 72 54 61 62 6c 65 01 00 12 4c 6f 63
第#11项 01 表示一个 utf8 串，00 12（18）表示长度，4c 6f 63 61 6c 56 61 72 69 61 62 6c 65 54 61
62 6c 65是【LocalVariableTable】
0000100 75 6d 62 65 72 54 61 62 6c 65 01 00 12 4c 6f 63
0000120 61 6c 56 61 72 69 61 62 6c 65 54 61 62 6c 65 01
第#12项 01 表示一个 utf8 串，00 04 表示长度，74 68 69 73 是【this】
0000120 61 6c 56 61 72 69 61 62 6c 65 54 61 62 6c 65 01
0000140 00 04 74 68 69 73 01 00 1d 4c 63 6e 2f 69 74 63
第#13项 01 表示一个 utf8 串，00 1d（29）表示长度，是【Lcn/itcast/jvm/t5/HelloWorld;】
0000140 00 04 74 68 69 73 01 00 1d 4c 63 6e 2f 69 74 63
0000160 61 73 74 2f 6a 76 6d 2f 74 35 2f 48 65 6c 6c 6f
0000200 57 6f 72 6c 64 3b 01 00 04 6d 61 69 6e 01 00 16
第#14项 01 表示一个 utf8 串，00 04 表示长度，74 68 69 73 是【main】
0000200 57 6f 72 6c 64 3b 01 00 04 6d 61 69 6e 01 00 16
第#15项 01 表示一个 utf8 串，00 16（22）表示长度，是【([Ljava/lang/String;)V】其实就是参数为
字符串数组，无返回值
0000200 57 6f 72 6c 64 3b 01 00 04 6d 61 69 6e 01 00 16
0000220 28 5b 4c 6a 61 76 61 2f 6c 61 6e 67 2f 53 74 72
0000240 69 6e 67 3b 29 56 01 00 04 61 72 67 73 01 00 13
第#16项 01 表示一个 utf8 串，00 04 表示长度，是【args】
0000240 69 6e 67 3b 29 56 01 00 04 61 72 67 73 01 00 13
第#17项 01 表示一个 utf8 串，00 13（19）表示长度，是【[Ljava/lang/String;】
0000240 69 6e 67 3b 29 56 01 00 04 61 72 67 73 01 00 13
0000260 5b 4c 6a 61 76 61 2f 6c 61 6e 67 2f 53 74 72 69
0000300 6e 67 3b 01 00 10 4d 65 74 68 6f 64 50 61 72 61
第#18项 01 表示一个 utf8 串，00 10（16）表示长度，是【MethodParameters】
0000300 6e 67 3b 01 00 10 4d 65 74 68 6f 64 50 61 72 61
0000320 6d 65 74 65 72 73 01 00 0a 53 6f 75 72 63 65 46
第#19项 01 表示一个 utf8 串，00 0a（10）表示长度，是【SourceFile】
0000320 6d 65 74 65 72 73 01 00 0a 53 6f 75 72 63 65 46
0000340 69 6c 65 01 00 0f 48 65 6c 6c 6f 57 6f 72 6c 64
第#20项 01 表示一个 utf8 串，00 0f（15）表示长度，是【HelloWorld.java】
0000340 69 6c 65 01 00 0f 48 65 6c 6c 6f 57 6f 72 6c 64
0000360 2e 6a 61 76 61 0c 00 07 00 08 07 00 1d 0c 00 1e
第#21项 0c 表示一个【名+类型】，00 07 00 08 引用了常量池中 #7 #8 两项
0000360 2e 6a 61 76 61 0c 00 07 00 08 07 00 1d 0c 00 1e
第#22项 07 表示一个 Class 信息，00 1d（29）引用了常量池中 #29 项
0000360 2e 6a 61 76 61 0c 00 07 00 08 07 00 1d 0c 00 1e
第#23项 0c 表示一个【名+类型】，00 1e（30） 00 1f （31）引用了常量池中 #30 #31 两项
0000360 2e 6a 61 76 61 0c 00 07 00 08 07 00 1d 0c 00 1e
0000400 00 1f 01 00 0b 68 65 6c 6c 6f 20 77 6f 72 6c 64
第#24项 01 表示一个 utf8 串，00 0f（15）表示长度，是【hello world】
0000400 00 1f 01 00 0b 68 65 6c 6c 6f 20 77 6f 72 6c 64
第#25项 07 表示一个 Class 信息，00 20（32）引用了常量池中 #32 项
0000420 07 00 20 0c 00 21 00 22 01 00 1b 63 6e 2f 69 74
第#26项 0c 表示一个【名+类型】，00 21（33） 00 22（34）引用了常量池中 #33 #34 两项
0000420 07 00 20 0c 00 21 00 22 01 00 1b 63 6e 2f 69 74
第#27项 01 表示一个 utf8 串，00 1b（27）表示长度，是【cn/itcast/jvm/t5/HelloWorld】
0000420 07 00 20 0c 00 21 00 22 01 00 1b 63 6e 2f 69 74
0000440 63 61 73 74 2f 6a 76 6d 2f 74 35 2f 48 65 6c 6c
0000460 6f 57 6f 72 6c 64 01 00 10 6a 61 76 61 2f 6c 61
第#28项 01 表示一个 utf8 串，00 10（16）表示长度，是【java/lang/Object】
0000460 6f 57 6f 72 6c 64 01 00 10 6a 61 76 61 2f 6c 61
0000500 6e 67 2f 4f 62 6a 65 63 74 01 00 10 6a 61 76 61
第#29项 01 表示一个 utf8 串，00 10（16）表示长度，是【java/lang/System】
0000500 6e 67 2f 4f 62 6a 65 63 74 01 00 10 6a 61 76 61
0000520 2f 6c 61 6e 67 2f 53 79 73 74 65 6d 01 00 03 6f
第#30项 01 表示一个 utf8 串，00 03 表示长度，是【out】
0000520 2f 6c 61 6e 67 2f 53 79 73 74 65 6d 01 00 03 6f
0000540 75 74 01 00 15 4c 6a 61 76 61 2f 69 6f 2f 50 72
第#31项 01 表示一个 utf8 串，00 15（21）表示长度，是【Ljava/io/PrintStream;】
0000540 75 74 01 00 15 4c 6a 61 76 61 2f 69 6f 2f 50 72
0000560 69 6e 74 53 74 72 65 61 6d 3b 01 00 13 6a 61 76
Flag Name Value Interpretation
ACC_PUBLIC 0x0001
Declared public ; may be accessed from outside its
package.
ACC_FINAL 0x0010 Declared final ; no subclasses allowed.
ACC_SUPER 0x0020
Treat superclass methods specially when invoked by the
invokespecial instruction.
ACC_INTERFACE 0x0200 Is an interface, not a class.
ACC_ABSTRACT 0x0400 Declared abstract ; must not be instantiated.
ACC_SYNTHETIC 0x1000 Declared synthetic; not present in the source code.
ACC_ANNOTATION 0x2000 Declared as an annotation type.
ACC_ENUM 0x4000 Declared as an enum type.
第#32项 01 表示一个 utf8 串，00 13（19）表示长度，是【java/io/PrintStream】
0000560 69 6e 74 53 74 72 65 61 6d 3b 01 00 13 6a 61 76
0000600 61 2f 69 6f 2f 50 72 69 6e 74 53 74 72 65 61 6d
第#33项 01 表示一个 utf8 串，00 07 表示长度，是【println】
0000620 01 00 07 70 72 69 6e 74 6c 6e 01 00 15 28 4c 6a
第#34项 01 表示一个 utf8 串，00 15（21）表示长度，是【(Ljava/lang/String;)V】
0000620 01 00 07 70 72 69 6e 74 6c 6e 01 00 15 28 4c 6a
0000640 61 76 61 2f 6c 61 6e 67 2f 53 74 72 69 6e 67 3b
0000660 29 56 00 21 00 05 00 06 00 00 00 00 00 02 00 01

4. 访问标识与继承信息

21 表示该 class 是一个类，公共的

0000660 29 56 00 21 00 05 00 06 00 00 00 00 00 02 00 01

05 表示根据常量池中 #5 找到本类全限定名 0000660 29 56 00 21 00 05 00 06 00 00 00 00 00 02 00 01

06 表示根据常量池中 #6 找到父类全限定名

0000660 29 56 00 21 00 05 00 06 00 00 00 00 00 02 00 01 表示接口的数量，本类为 0 0000660 29 56 00 21 00 05 00 06 00 00 00 00 00 02 00 01

5.Fields信息

字段表集合

而字段叫什么名字、字段被定义为什么数据类型，这些都是无法固定的，只能引用常量池中的常量来描述。
字段表集合中不会列出从超类或者父接口中继承而来的字段，但有可能列出原本 Java 代码之中不存在的字段，譬如在内部类中为了保持对外部类的访问性，会自动添加指向外部类实例的字段（如使用外部定义的必须是 finally 的变量，会自动生成一个成员变量）。

表示成员（类级 + 实例级）变量数量，本类为 0

0000660 29 56 00 21 00 05 00 06 00 00 00 00 00 02 00 01

6.Method 信息

方法表集合

描述了方法的定义，但是方法里的 Java 代码，经过编译器编译成字节码指令后，存放在属性表集合中的方法属性表集合中一个名为“Code”的属性里面。
与字段表集合相类似的，如果父类方法在子类中没有被重写（Override），方法表集合中就不会出现来自父类的方法信息。但同样的，有可能会出现由编译器自动添加的方法，最典型的便是类构造器“＜clinit＞”方法和实例构造器“＜init＞”

表示方法数量，本类为 2
0000660 29 56 00 21 00 05 00 06 00 00 00 00 00 02 00 01
一个方法由访问修饰符，名称，参数描述，方法属性数量，方法属性组成
红色代表访问修饰符（本类中是 public）
蓝色代表引用了常量池 #07 项作为方法名称
绿色代表引用了常量池 #08 项作为方法参数描述
黄色代表方法属性数量，本方法是 1
红色代表方法属性
00 09 表示引用了常量池 #09 项，发现是【Code】属性
00 00 00 2f 表示此属性的长度是 47
00 01 表示【操作数栈】最大深度
00 01 表示【局部变量表】最大槽（slot）数
00 00 00 05 表示字节码长度，本例是 5
2a b7 00 01 b1 是字节码指令
00 00 00 02 表示方法细节属性数量，本例是 2
00 0a 表示引用了常量池 #10 项，发现是【LineNumberTable】属性
00 00 00 06 表示此属性的总长度，本例是 6
00 01 表示【LineNumberTable】长度
00 00 表示【字节码】行号 00 04 表示【java 源码】行号
00 0b 表示引用了常量池 #11 项，发现是【LocalVariableTable】属性
00 00 00 0c 表示此属性的总长度，本例是 12
00 01 表示【LocalVariableTable】长度
00 00 表示局部变量生命周期开始，相对于字节码的偏移量
00 05 表示局部变量覆盖的范围长度
00 0c 表示局部变量名称，本例引用了常量池 #12 项，是【this】
00 0d 表示局部变量的类型，本例引用了常量池 #13 项，是
【Lcn/itcast/jvm/t5/HelloWorld;】
00 00 表示局部变量占有的槽位（slot）编号，本例是 0
0000660 29 56 00 21 00 05 00 06 00 00 00 00 00 02 00 01
0000700 00 07 00 08 00 01 00 09 00 00 00 2f 00 01 00 01
0000720 00 00 00 05 2a b7 00 01 b1 00 00 00 02 00 0a 00
0000740 00 00 06 00 01 00 00 00 04 00 0b 00 00 00 0c 00
0000760 01 00 00 00 05 00 0c 00 0d 00 00 00 09 00 0e 00
红色代表访问修饰符（本类中是 public static）
蓝色代表引用了常量池 #14 项作为方法名称
绿色代表引用了常量池 #15 项作为方法参数描述
黄色代表方法属性数量，本方法是 2
红色代表方法属性（属性1）
00 09 表示引用了常量池 #09 项，发现是【Code】属性
00 00 00 37 表示此属性的长度是 55
00 02 表示【操作数栈】最大深度
00 01 表示【局部变量表】最大槽（slot）数
00 00 00 05 表示字节码长度，本例是 9
b2 00 02 12 03 b6 00 04 b1 是字节码指令
00 00 00 02 表示方法细节属性数量，本例是 2
00 0a 表示引用了常量池 #10 项，发现是【LineNumberTable】属性
00 00 00 0a 表示此属性的总长度，本例是 10
00 02 表示【LineNumberTable】长度
00 00 表示【字节码】行号 00 06 表示【java 源码】行号
00 08 表示【字节码】行号 00 07 表示【java 源码】行号
00 0b 表示引用了常量池 #11 项，发现是【LocalVariableTable】属性
00 00 00 0c 表示此属性的总长度，本例是 12
00 01 表示【LocalVariableTable】长度
00 00 表示局部变量生命周期开始，相对于字节码的偏移量
00 09 表示局部变量覆盖的范围长度
00 10 表示局部变量名称，本例引用了常量池 #16 项，是【args】
00 11 表示局部变量的类型，本例引用了常量池 #17 项，是【[Ljava/lang/String;】
00 00 表示局部变量占有的槽位（slot）编号，本例是 0
0000760 01 00 00 00 05 00 0c 00 0d 00 00 00 09 00 0e 00
0001000 0f 00 02 00 09 00 00 00 37 00 02 00 01 00 00 00
0001020 09 b2 00 02 12 03 b6 00 04 b1 00 00 00 02 00 0a
0001040 00 00 00 0a 00 02 00 00 00 06 00 08 00 07 00 0b
0001060 00 00 00 0c 00 01 00 00 00 09 00 10 00 11 00 00
红色代表方法属性（属性2）
00 12 表示引用了常量池 #18 项，发现是【MethodParameters】属性
00 00 00 05 表示此属性的总长度，本例是 5
01 参数数量
00 10 表示引用了常量池 #16 项，是【args】
00 00 访问修饰符
0001100 00 12 00 00 00 05 01 00 10 00 00 00 01 00 13 00
0001120 00 00 02 00 14

7.附加属性

属性表集合

存储 Class 文件、字段表、方法表都有自己的属性表集合，以用于描述某些场景专有的信息。如方法的代码就存储在 Code 属性表中。

00 01 表示附加属性数量
00 13 表示引用了常量池 #19 项，即【SourceFile】
00 00 00 02 表示此属性的长度
00 14 表示引用了常量池 #20 项，即【HelloWorld.java】
0001100 00 12 00 00 00 05 01 00 10 00 00 00 01 00 13 00
0001120 00 00 02 00 14
参考文献
https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/jvms-4.html

字节码指令

Java 虚拟机的指令由一个字节长度的、代表着某种特定操作含义的数字（称为操作码，Opcode）以及跟随其后的零至多个代表此操作所需参数（称为操作数，Operands）而构成。
由于限制了 Java 虚拟机操作码的长度为一个字节（即 0～255），这意味着指令集的操作码总数不可能超过 256 条。
大多数的指令都包含了其操作所对应的数据类型信息。例如：
iload 指令用于从局部变量表中加载 int 型的数据到操作数栈中，而 fload 指令加载的则是float 类型的数据。
大部分的指令都没有支持整数类型 byte、char 和 short，甚至没有任何指令支持 boolean类型。大多数对于 boolean、byte、short 和 char 类型数据的操作，实际上都是使用相应的 int 类型作为运算类型

入门

接着上一节，研究一下两组字节码指令，一个是
public cn.itcast.jvm.t5.HelloWorld(); 构造方法的字节码指令

2a => aload_0 加载 slot 0 的局部变量，即 this，做为下面的 invokespecial 构造方法调用的参数
b7 => invokespecial 预备调用构造方法，哪个方法呢？
00 01 引用常量池中 #1 项，即【 Method java/lang/Object.""😦)V 】
b1 表示返回
另一个是 public static void main(java.lang.String[]); 主方法的字节码指令

b2 00 02 12 03 b6 00 04 b1

b2 => getstatic 用来加载静态变量，哪个静态变量呢？
00 02 引用常量池中 #2 项，即【Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;】
12 => ldc 加载参数，哪个参数呢？
03 引用常量池中 #3 项，即【String hello world】
b6 => invokevirtual 预备调用成员方法，哪个方法呢？
00 04 引用常量池中 #4 项，即【Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V】
b1 表示返回
请参考
https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/jvms-6.html#jvms-6.5

异常处理

try-catch

public class Demo3_11_1 {
public static void main(String[] args) {
int i = 0;
try {
i = 10;
} catch (Exception e) {
i = 20;
}
}
}

注意

为了抓住重点，下面的字节码省略了不重要的部分

public static void main(java.lang.String[]);
descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
Code:
stack=1, locals=3, args_size=1
0: iconst_0
1: istore_1
2: bipush 10
4: istore_1
5: goto 12
8: astore_2
9: bipush 20
11: istore_1
12: return
Exception table:
from to target type
2 5 8 Class java/lang/Exception
LineNumberTable: ...
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
9 3 2 e Ljava/lang/Exception;
0 13 0 args [Ljava/lang/String;
2 11 1 i I
StackMapTable: ...
MethodParameters: ...
}

可以看到多出来一个 Exception table 的结构，[from, to) 是前闭后开的检测范围，一旦这个范围
内的字节码执行出现异常，则通过 type 匹配异常类型，如果一致，进入 target 所指示行号
8 行的字节码指令 astore_2 是将异常对象引用存入局部变量表的 slot 2 位置

多个 single-catch 块的情况

public class Demo3_11_2 {
public static void main(String[] args) {
int i = 0;
try {
因为异常出现时，只能进入 Exception table 中一个分支，所以局部变量表 slot 2 位置被共用
multi-catch 的情况
i = 10;
} catch (ArithmeticException e) {
i = 30;
} catch (NullPointerException e) {
i = 40;
} catch (Exception e) {
i = 50;
}
}
}

字节码：

public static void main(java.lang.String[]);
descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
Code:
stack=1, locals=3, args_size=1
0: iconst_0
1: istore_1
2: bipush 10
4: istore_1
5: goto 26
8: astore_2
9: bipush 30
11: istore_1
12: goto 26
15: astore_2
16: bipush 40
18: istore_1
19: goto 26
22: astore_2
23: bipush 50
25: istore_1
26: return
Exception table:
from to target type
2 5 8 Class java/lang/ArithmeticException
2 5 15 Class java/lang/NullPointerException
2 5 22 Class java/lang/Exception
LineNumberTable: ...
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
9 3 2 e Ljava/lang/ArithmeticException;
16 3 2 e Ljava/lang/NullPointerException;
23 3 2 e Ljava/lang/Exception;
0 27 0 args [Ljava/lang/String;
2 25 1 i I
StackMapTable: ...
MethodParameters: ...

因为异常出现时，只能进入 Exception table 中一个分支，所以局部变量表 slot 2 位置被共用

multi-catch 的情况

public class Demo3_11_3 {
finally
public static void main(String[] args) {
try {
Method test = Demo3_11_3.class.getMethod("test");
test.invoke(null);
} catch (NoSuchMethodException | IllegalAccessException |
InvocationTargetException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public static void test() {
System.out.println("ok");
}
}

字节码：
public static void main(java.lang.String[]);
descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
Code:
stack=3, locals=2, args_size=1
0: ldc #2
2: ldc #3
4: iconst_0
5: anewarray #4
8: invokevirtual #5
11: astore_1
12: aload_1
13: aconst_null
14: iconst_0
15: anewarray #6
18: invokevirtual #7
21: pop
22: goto 30
25: astore_1
26: aload_1
27: invokevirtual #11 // e.printStackTrace:()V
30: return
Exception table:
from to target type
0 22 25 Class java/lang/NoSuchMethodException
0 22 25 Class java/lang/IllegalAccessException
0 22 25 Class java/lang/reflect/InvocationTargetException
LineNumberTable: ...
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
12 10 1 test Ljava/lang/reflect/Method;
26 4 1 e Ljava/lang/ReflectiveOperationException;
0 31 0 args [Ljava/lang/String;
StackMapTable: ...
MethodParameters: ...

finally

public class Demo3_11_4 {
public static void main(String[] args) {
int i = 0;
try {
i = 10;
} catch (Exception e) {
i = 20;
} finally {
i = 30;
}
}
}

字节码：
public static void main(java.lang.String[]);
descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
Code:
stack=1, locals=4, args_size=1
0: iconst_0
1: istore_1 // 0 -> i
2: bipush 10 // try --------------------------------------
4: istore_1 // 10 -> i |
5: bipush 30 // finally |
7: istore_1 // 30 -> i |
8: goto 27 // return -----------------------------------
11: astore_2 // catch Exceptin -> e ----------------------
12: bipush 20 // |
14: istore_1 // 20 -> i |
15: bipush 30 // finally |
17: istore_1 // 30 -> i |
18: goto 27 // return -----------------------------------
21: astore_3 // catch any -> slot 3 ----------------------
22: bipush 30 // finally |
24: istore_1 // 30 -> i |
25: aload_3 // <- slot 3 |
26: athrow // throw ------------------------------------
27: return
Exception table:
from to target type
2 5 11 Class java/lang/Exception
2 5 21 any // 剩余的异常类型，比如 Error
11 15 21 any // 剩余的异常类型，比如 Error
LineNumberTable: ...
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
12 3 2 e Ljava/lang/Exception;
0 28 0 args [Ljava/lang/String;
2 26 1 i I
StackMapTable: ...
MethodParameters: ...

可以看到 finally 中的代码被复制了 3 份，分别放入 try 流程，catch 流程以及 catch 剩余的异常类型流程

练习 - finally 面试题

finally 出现了 return

先问问自己，下面的题目输出什么？

public class Demo3_12_2 {
public static void main(String[] args) {
int result = test();
System.out.println(result);
}
public static int test() {
try {
return 10;
} finally {
return 20;
}
}
}

字节码：
public static int test();
descriptor: ()I
flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
Code:
stack=1, locals=2, args_size=0
0: bipush 10 // <- 10 放入栈顶
2: istore_0 // 10 -> slot 0 (从栈顶移除了)
3: bipush 20 // <- 20 放入栈顶
5: ireturn // 返回栈顶 int(20)
6: astore_1 // catch any -> slot 1
7: bipush 20 // <- 20 放入栈顶
9: ireturn // 返回栈顶 int(20)
Exception table:
from to target type
0 3 6 any
LineNumberTable: ...
StackMapTable: ...

由于 finally 中的 ireturn 被插入了所有可能的流程，因此返回结果肯定以 finally 的为准
至于字节码中第 2 行，似乎没啥用，且留个伏笔，看下个例子
跟上例中的 finally 相比，发现没有 athrow 了，这告诉我们：如果在 finally 中出现了 return，会
吞掉异常😱😱😱，可以试一下下面的代码

public class Demo3_12_1 {
public static void main(String[] args) {
int result = test();
System.out.println(result);
}
public static int test() {
try {
int i = 1/0;
return 10;
} finally {
return 20;
}
}
}

finally 对返回值影响

同样问问自己，下面的题目输出什么？

public class Demo3_12_2 {
public static void main(String[] args) {
int result = test();
System.out.println(result);
}
public static int test() {
int i = 10;
try {
return i;
} finally {
i = 20;
}
}
}

字节码：
public static int test();
descriptor: ()I
flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
Code:
stack=1, locals=3, args_size=0
0: bipush 10 // <- 10 放入栈顶
2: istore_0 // 10 -> i
3: iload_0 // <- i(10)
4: istore_1 // 10 -> slot 1，暂存至 slot 1，目的是为了固定返回值
5: bipush 20 // <- 20 放入栈顶
7: istore_0 // 20 -> i
8: iload_1 // <- slot 1(10) 载入 slot 1 暂存的值
9: ireturn // 返回栈顶的 int(10)
10: astore_2
11: bipush 20
13: istore_0
14: aload_2
15: athrow
Exception table:
from to target type
3 5 10 any
LineNumberTable: ...
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
3 13 0 i I
2.13 synchronized
注意
StackMapTable: ...

synchronized

public class Demo3_13 {
public static void main(String[] args) {
Object lock = new Object();
synchronized (lock) {
System.out.println("ok");
}
}
}

字节码：
public static void main(java.lang.String[]);
descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
Code:
stack=2, locals=4, args_size=1
0: new #2 // new Object
3: dup
4: invokespecial #1 // invokespecial <init>:()V
7: astore_1 // lock引用 -> lock
8: aload_1 // <- lock （synchronized开始）
9: dup
10: astore_2 // lock引用 -> slot 2
11: monitorenter // monitorenter(lock引用)
12: getstatic #3 // <- System.out
15: ldc #4 // <- "ok"
17: invokevirtual #5 // invokevirtual println:
(Ljava/lang/String;)V
20: aload_2 // <- slot 2(lock引用)
21: monitorexit // monitorexit(lock引用)
22: goto 30
25: astore_3 // any -> slot 3
26: aload_2 // <- slot 2(lock引用)
27: monitorexit // monitorexit(lock引用)
28: aload_3
29: athrow
30: return
Exception table:
from to target type
12 22 25 any
25 28 25 any
LineNumberTable: ...
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
  0      31   0   args [Ljava/lang/String;
  8      23   1   lock Ljava/lang/Object;
StackMapTable: ...
MethodParameters: ...

注意：

方法级别的 synchronized 不会在字节码指令中有所体现

编译期的处理

所谓的语法糖，其实就是指 java 编译器把 *.java 源码编译为 *.class 字节码的过程中，自动生成
和转换的一些代码，主要是为了减轻程序员的负担，算是 java 编译器给我们的一个额外福利（给糖吃
嘛）
注意，以下代码的分析，借助了 javap 工具，idea 的反编译功能，idea 插件 jclasslib 等工具。另外，
编译器转换的结果直接就是 class 字节码，只是为了便于阅读，给出了几乎等价的 java 源码方式，并
不是编译器还会转换出中间的 java 源码，切记。

默认构造器

public class Candy1 {
}

编译成 class 后的代码：

public class Candy1 {
// 这个无参构造是编译器帮助我们加上的
public Candy1() {
super(); // 即调用父类 Object 的无参构造方法，即调用 java/lang/Object."<init>":()V
}
}

自动拆装箱

这个特性是 JDK 5 开始加入的，代码片段1 ：

public class Candy2 {
public static void main(String[] args) {
Integer x = 1;
int y = x;
}
}

这段代码在 JDK 5 之前是无法编译通过的，必须改写为代码片段2 :

public class Candy2 {
public static void main(String[] args) {
Integer x = Integer.valueOf(1);
int y = x.intValue();
}
}

-127-128

显然之前版本的代码太麻烦了，需要在基本类型和包装类型之间来回转换（尤其是集合类中操作的都是包装类型），因此这些转换的事情在 JDK 5 以后都由编译器在编译阶段完成。即代码片段1 都会在编
译阶段被转换为代码片段2

泛型集合取值

泛型也是在 JDK 5 开始加入的特性，但 java 在编译泛型代码后会执行泛型擦除的动作，即泛型信息在编译为字节码之后就丢失了，实际的类型都当做了 Object 类型来处理：

public class Candy3 {
public static void main(String[] args) {
List<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(10); // 实际调用的是 List.add(Object e)
Integer x = list.get(0); // 实际调用的是 Object obj = List.get(int index);
}
}

所以在取值时，编译器真正生成的字节码中，还要额外做一个类型转换的操作：

// 需要将 Object 转为 Integer
Integer x = (Integer)list.get(0);

如果前面的 x 变量类型修改为 int 基本类型那么最终生成的字节码是：

// 需要将 Object 转为 Integer, 并执行拆箱操作
int x = ((Integer)list.get(0)).intValue();

还好这些麻烦事都不用自己做。
擦除的是字节码上的泛型信息，可以看到 LocalVariableTypeTable 仍然保留了方法参数泛型的信息

public cn.itcast.jvm.t3.candy.Candy3();
descriptor: ()V
flags: ACC_PUBLIC
Code:
stack=1, locals=1, args_size=1
0: aload_0
1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."
<init>":()V
4: return
LineNumberTable:
line 6: 0
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
0 5 0 this Lcn/itcast/jvm/t3/candy/Candy3;
public static void main(java.lang.String[]);
descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
Code:
stack=2, locals=3, args_size=1
0: new #2 // class java/util/ArrayList
3: dup
4: invokespecial #3 // Method java/util/ArrayList."
<init>":()V
7: astore_1
8: aload_1
9: bipush 10
11: invokestatic #4 // Method
java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
14: invokeinterface #5, 2 // InterfaceMethod
java/util/List.add:(Ljava/lang/Object;)Z
19: pop
20: aload_1
21: iconst_0
22: invokeinterface #6, 2 // InterfaceMethod
java/util/List.get:(I)Ljava/lang/Object;
27: checkcast #7 // class java/lang/Integer
30: astore_2
31: return
LineNumberTable:
line 8: 0
line 9: 8
line 10: 20
line 11: 31
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
0 32 0 args [Ljava/lang/String;
8 24 1 list Ljava/util/List;
LocalVariableTypeTable:
Start Length Slot Name Signature
8 24 1 list Ljava/util/List<Ljava/lang/Integer;>;

使用反射，仍然能够获得这些信息：

public Set<Integer> test(List<String> list, Map<Integer, Object> map) {
}
Method test = Candy3.class.getMethod("test", List.class, Map.class);
Type[] types = test.getGenericParameterTypes();
for (Type type : types) {
if (type instanceof ParameterizedType) {
ParameterizedType parameterizedType = (ParameterizedType) type;
System.out.println("原始类型 - " + parameterizedType.getRawType());
Type[] arguments = parameterizedType.getActualTypeArguments();
for (int i = 0; i < arguments.length; i++) {
System.out.printf("泛型参数[%d] - %s\n", i, arguments[i]);
}
}
}

输出

原始类型 - interface java.util.List
泛型参数[0] - class java.lang.String
原始类型 - interface java.util.Map
泛型参数[0] - class java.lang.Integer
泛型参数[1] - class java.lang.Object

可变参数

可变参数也是 JDK 5 开始加入的新特性：
例如：

public class Candy4 {
public static void foo(String... args) {
String[] array = args; // 直接赋值
System.out.println(array);
}
public static void main(String[] args) {
foo("hello", "world");
}
}

可变参数 String... args 其实是一个 String[] args ，从代码中的赋值语句中就可以看出来。
同样 java 编译器会在编译期间将上述代码变换为：

public class Candy4 {
public static void foo(String[] args) {
String[] array = args; // 直接赋值
System.out.println(array);
}
public static void main(String[] args) {
foo(new String[]{"hello", "world"});
}
}

注意
如果调用了 foo() 则等价代码为 foo(new String[]{}) ，创建了一个空的数组，而不会传递null 进去

foreach 循环

仍是 JDK 5 开始引入的语法糖，数组的循环：

public class Candy5_1 {
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1, 2, 3, 4, 5}; // 数组赋初值的简化写法也是语法糖哦
for (int e : array) {
System.out.println(e);
}
}
}

会被编译器转换为：

public class Candy5_1 {
public Candy5_1() {
}
public static void main(String[] args) {
int[] array = new int[]{1, 2, 3, 4, 5};
for(int i = 0; i < array.length; ++i) {
int e = array[i];
System.out.println(e);
}
}
}

而集合的循环：

public class Candy5_2 {
public static void main(String[] args) {
List<Integer> list = Arrays.asList(1,2,3,4,5);
for (Integer i : list) {
System.out.println(i);
}
}
}

实际被编译器转换为对迭代器的调用：

public class Candy5_2 {
public Candy5_2() {
}
public static void main(String[] args) {
List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
Iterator iter = list.iterator();
while(iter.hasNext()) {
Integer e = (Integer)iter.next();
System.out.println(e);
}
}
}

注意
foreach 循环写法，能够配合数组，以及所有实现了 Iterable 接口的集合类一起使用，其中
Iterable 用来获取集合的迭代器（ Iterator ）

switch 字符串

从 JDK 7 开始，switch 可以作用于字符串和枚举类，这个功能其实也是语法糖，例如：

public class Candy6_1 {
public static void choose(String str) {
switch (str) {
case "hello": {
System.out.println("h");
break;
}
case "world": {
System.out.println("w");
break;
}
}
}
}

注意
switch 配合 String 和枚举使用时，变量不能为null，原因分析完语法糖转换后的代码应当自然清楚

会被编译器转换为：

public class Candy6_1 {
public Candy6_1() {
}
public static void choose(String str) {
byte x = -1;
switch(str.hashCode()) {
case 99162322: // hello 的 hashCode
if (str.equals("hello")) {
x = 0;
}
break;
case 113318802: // world 的 hashCode
if (str.equals("world")) {
x = 1;
}
}
switch(x) {
case 0:
System.out.println("h");
break;
case 1:
System.out.println("w");
}
}
}

可以看到，执行了两遍 switch，第一遍是根据字符串的 hashCode 和 equals 将字符串的转换为相应byte 类型，第二遍才是利用 byte 执行进行比较。
为什么第一遍时必须既比较 hashCode，又利用 equals 比较呢？hashCode 是为了提高效率，减少可能的比较；而 equals 是为了防止 hashCode 冲突，例如 BM 和 C. 这两个字符串的hashCode值都是
2123 ，如果有如下代码：

public class Candy6_2 {
public static void choose(String str) {
switch (str) {
case "BM": {
System.out.println("h");
break;
}
case "C.": {
System.out.println("w");
break;
}
}
}
}

会被编译器转换为：

public class Candy6_2 {
public Candy6_2() {
}
public static void choose(String str) {
byte x = -1;
switch(str.hashCode()) {
case 2123: // hashCode 值可能相同，需要进一步用 equals 比较
if (str.equals("C.")) {
x = 1;
} else if (str.equals("BM")) {
x = 0;
}
default:
switch(x) {
case 0:
System.out.println("h");
break;
case 1:
System.out.println("w");
}
}
}
}

switch 枚举

switch 枚举的例子，原始代码：

enum Sex {
MALE, FEMALE
}


public class Candy7 {
public static void foo(Sex sex) {
switch (sex) {
case MALE:
System.out.println("男"); break;
case FEMALE:
System.out.println("女"); break;
}
}
}

转换后代码：

public class Candy7 {
/**
* 定义一个合成类（仅 jvm 使用，对我们不可见）
* 用来映射枚举的 ordinal 与数组元素的关系
* 枚举的 ordinal 表示枚举对象的序号，从 0 开始
* 即 MALE 的 ordinal()=0，FEMALE 的 ordinal()=1
*/
static class $MAP {
// 数组大小即为枚举元素个数，里面存储case用来对比的数字
static int[] map = new int[2];
static {
map[Sex.MALE.ordinal()] = 1;
map[Sex.FEMALE.ordinal()] = 2;
}
}
public static void foo(Sex sex) {
int x = $MAP.map[sex.ordinal()];
switch (x) {
case 1:
System.out.println("男");
break;
case 2:
System.out.println("女");
break;
}
}
}

枚举类

JDK 7 新增了枚举类，以前面的性别枚举为例：

enum Sex {
MALE, FEMALE
}

转换后代码：

public final class Sex extends Enum<Sex> {
public static final Sex MALE;
public static final Sex FEMALE;
private static final Sex[] $VALUES;
static {
MALE = new Sex("MALE", 0);
FEMALE = new Sex("FEMALE", 1);
$VALUES = new Sex[]{MALE, FEMALE};
}
/**
* Sole constructor. Programmers cannot invoke this constructor.
* It is for use by code emitted by the compiler in response to
* enum type declarations.
*
* @param name - The name of this enum constant, which is the identifier
* used to declare it.
* @param ordinal - The ordinal of this enumeration constant (its position
* in the enum declaration, where the initial constant is
assigned
*/
private Sex(String name, int ordinal) {
super(name, ordinal);
}
public static Sex[] values() {
return $VALUES.clone();
}
public static Sex valueOf(String name) {
return Enum.valueOf(Sex.class, name);
}
}

try-with-resources

JDK 7 开始新增了对需要关闭的资源处理的特殊语法 try-with-resources`：

try(资源变量 = 创建资源对象){
} catch( ) {
}

其中资源对象需要实现 AutoCloseable 接口，例如 InputStream 、 OutputStream 、Connection 、 Statement 、 ResultSet 等接口都实现了 AutoCloseable ，使用 try-with-resources 可以不用写 finally 语句块，编译器会帮助生成关闭资源代码，例如：

public class Candy9 {
public static void main(String[] args) {
try(InputStream is = new FileInputStream("d:\\1.txt")) {
System.out.println(is);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

会被转换为：

public class Candy9 {
public Candy9() {
}
public static void main(String[] args) {
try {
InputStream is = new FileInputStream("d:\\1.txt");
Throwable t = null;
try {
System.out.println(is);
} catch (Throwable e1) {
// t 是我们代码出现的异常
t = e1;
throw e1;
} finally {
// 判断了资源不为空
if (is != null) {
// 如果我们代码有异常
if (t != null) {
try {
is.close();
} catch (Throwable e2) {
// 如果 close 出现异常，作为被压制异常添加
t.addSuppressed(e2);
}
} else {
// 如果我们代码没有异常，close 出现的异常就是最后 catch 块中的 e
is.close();
}
}
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

为什么要设计一个 addSuppressed(Throwable e) （添加被压制异常）的方法呢？是为了防止异常信息的丢失（想想 try-with-resources 生成的 fianlly 中如果抛出了异常）：

public class Test6 {
public static void main(String[] args) {
try (MyResource resource = new MyResource()) {
int i = 1/0;
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
class MyResource implements AutoCloseable {
public void close() throws Exception {
throw new Exception("close 异常");
}
}

输出：

java.lang.ArithmeticException: / by zero
at test.Test6.main(Test6.java:7)
Suppressed: java.lang.Exception: close 异常
at test.MyResource.close(Test6.java:18)
at test.Test6.main(Test6.java:6)

如以上代码所示，两个异常信息都不会丢。

方法重写时的桥接方法

我们都知道，方法重写时对返回值分两种情况：

父子类的返回值完全一致
子类返回值可以是父类返回值的子类（比较绕口，见下面的例子）

class A {
public Number m() {
return 1;
}
}
class B extends A {
@Override
// 子类 m 方法的返回值是 Integer 是父类 m 方法返回值 Number 的子类
public Integer m() {
return 2;
}
}

对于子类，java 编译器会做如下处理：

class B extends A {
public Integer m() {
return 2;
}
// 此方法才是真正重写了父类 public Number m() 方法
public synthetic bridge Number m() {
// 调用 public Integer m()
return m();
}
}

其中桥接方法比较特殊，仅对 java 虚拟机可见，并且与原来的 public Integer m() 没有命名冲突，可以用下面反射代码来验证：

for (Method m : B.class.getDeclaredMethods()) {
System.out.println(m);
}

会输出：

public java.lang.Integer test.candy.B.m()
public java.lang.Number test.candy.B.m()

匿名内部类

源代码：

public class Candy11 {
public static void main(String[] args) {
Runnable runnable = new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("ok");
}
};
}
}

转换后代码：

// 额外生成的类
final class Candy11$1 implements Runnable {
Candy11$1() {
}
public void run() {
System.out.println("ok");
}
}

public class Candy11 {
public static void main(String[] args) {
Runnable runnable = new Candy11$1();
}
}

引用局部变量的匿名内部类，源代码：

public class Candy11 {
public static void test(final int x) {
Runnable runnable = new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("ok:" + x);
}
};
}
}

转换后代码：

// 额外生成的类
final class Candy11$1 implements Runnable {
int val$x;
Candy11$1(int x) {
this.val$x = x;
}
public void run() {
System.out.println("ok:" + this.val$x);
}
}
public class Candy11 {
public static void test(final int x) {
Runnable runnable = new Candy11$1(x);
}
}

注意
这同时解释了为什么匿名内部类引用局部变量时，局部变量必须是 final 的：因为在创建Candy11$1 对象时，将 x 的值赋值给了 Candy11$1 对象的 val$x 属性，所以 x 不应该再发生变化了，如果变化，那么 val$x 属性没有机会再跟着一起变化

类加载阶段

加载

通过一个类的全限定名获取该类的二进制流。
将该二进制流中的静态存储结构转化为方法区运行时数据结构。
在内存中生成该类的 Class 对象，作为该类的数据访问入口。

将类的字节码载入方法区中，内部采用 C++ 的 instanceKlass 描述 java 类，它的重要 field 有：
- _java_mirror 即 java 的类镜像，例如对 String 来说，就是 String.class，作用是把 klass 暴露给 java 用
- _super 即父类
- _fields 即成员变量
- _methods 即方法
- _constants 即常量池
- _class_loader 即类加载器
- _vtable 虚方法表
- _itable 接口方法表
如果这个类还有父类没有加载，先加载父类
加载和链接可能是交替运行的

注意 :

instanceKlass 这样的【元数据】是存储在方法区（1.8 后的元空间内），但 _java_mirror 是存储在堆中

可以通过前面介绍的 HSDB 工具查看

引起类加载的行为

遇到 new、getstatic、putstatic、invokestatic 指令
反射调用时如果该类没有进行过初始化，需先初始化
子类初始化时，父类还没有初始化，先初始化父类
虚拟机执行主类时（有 main （string [] args ））
JDK 1.7 动态语言支持

隐式加载与显示加载

隐式加载：通过 new 关键字隐式调用类的加载器将对应的类加载到JVM中
显示加载：直接调用 class.forName() 方法来把所需的类加载到JVM中

任何一个工程项目都是由许多类组成的，当程序启动时，只把需要的类加载到 JVM 中，

其他类只有被使用到的时候才会被加载，采用这种方法一方面可以加快加载速度，

另一方面可以节约程序运行时对内存的开销。

此外，在 Java 语言中，每个类或接口都对应一个 .class 文件，这些文件可以被看成是一个个可以被动态加载的单元，

因此当只有部分类被修改时，只需要重新编译变化的类即可，而不需要重新编译所有文件，因此加快了编译速度。

在 Java 语言中，类的加载是动态的，它并不会一次性将所有类全部加载后再运行，而是保证程序运行的基础类（例如基类）完全加载到 JVM 中，至于其他类，则在需要的时候才加载。

链接

验证

验证类是否符合 JVM规范，安全性检查用 UE 等支持二进制的编辑器修改 HelloWorld.class 的魔数，在控制台运行

验证的目的是为了确保 Class 文件的字节流中的信息不会危害到
虚拟机.在该阶段主要完成以下四钟验证:

文件格式验证：验证字节流是否符合 Class 文件的规范，如
主次版本号是否在当前虚拟机范围内，常量池中的常量是否
有不被支持的类型.
元数据验证:对字节码描述的信息进行语义分析，如这个类是否有父类，是否集成了不被继承的类等。
字节码验证：是整个验证过程中最复杂的一个阶段，通过验
证数据流和控制流的分析，确定程序语义是否正确，主要针
对方法体的验证。如：方法中的类型转换是否正确，跳转指
令是否正确等。
符号引用验证：这个动作在后面的解析过程中发生，主要是
为了确保解析动作能正确执行。

E:\git\jvm\out\production\jvm>java cn.itcast.jvm.t5.HelloWorld
Error: A JNI error has occurred, please check your installation and try again
Exception in thread "main" java.lang.ClassFormatError: Incompatible magic value
3405691578 in class file cn/itcast/jvm/t5/HelloWorld
at java.lang.ClassLoader.defineClass1(Native Method)
at java.lang.ClassLoader.defineClass(ClassLoader.java:763)
at
java.security.SecureClassLoader.defineClass(SecureClassLoader.java:142)
at java.net.URLClassLoader.defineClass(URLClassLoader.java:467)
at java.net.URLClassLoader.access$100(URLClassLoader.java:73)
at java.net.URLClassLoader$1.run(URLClassLoader.java:368)
at java.net.URLClassLoader$1.run(URLClassLoader.java:362)
at java.security.AccessController.doPrivileged(Native Method)
at java.net.URLClassLoader.findClass(URLClassLoader.java:361)
at java.lang.ClassLoader.loadClass(ClassLoader.java:424)
at sun.misc.Launcher$AppClassLoader.loadClass(Launcher.java:331)
at java.lang.ClassLoader.loadClass(ClassLoader.java:357)
at sun.launcher.LauncherHelper.checkAndLoadMain(LauncherHelper.java:495)

准备

为 static 变量分配空间，设置默认值
- static 变量在 JDK 7 之前存储于 instanceKlass 末尾，从 JDK 7 开始，存储于 _java_mirror 末尾
- static 变量分配空间和赋值是两个步骤，分配空间在准备阶段完成，但会有默认值，赋值在初始化阶段完成
- 空间在方法区中，而实例变量的内存在对象实例化时随对象分配在堆中
- 如果 static 变量是 final 的基本类型，以及字符串常量，那么编译阶段值就确定了，赋值在准备阶
  段完成
- 如果 static 变量是 final 的，但属于引用类型，那么赋值也会在初始化阶段完成
- new 创建对象必须等类初始化

例子：

假设一个类变量的定义为：

public static int value=123；

那变量 value 在准备阶段过后的初始值为 0 而不是 123，因为这时候尚未开始执行任何 Java 方法，而把 value 赋值为 123 的 putstatic 指令是程序被编译后，存放于类构造器＜ clinit＞（）方法之中，所以把 value 赋值为 123 的动作将在初始化阶段才会执行。列出了 Java 中所有基本数据类型的零值。

假设上面类变量 value 的定义变为：public static final int value=123；

编译时 Javac 将会为 value 生成 ConstantValue 属性，在准备阶段虚拟机就会根据 ConstantValue 的设置将 value 赋值为 123。

解析

将常量池中的符号引用解析为直接引用

主要针对类或接口、字段、类方法、接口方法、方法类型、方法句柄、和调用限定符这七类符号引用进行。

方法句柄（Method Handler）：是一种指向方法的强类型、可执行的引用，它的类型由方法的参数类型和返回值类型组成，而与方法所在类名和方法名无关。

package cn.itcast.jvm.t3.load;
/**
* 解析的含义
*/
public class Load2 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException,
IOException {
ClassLoader classloader = Load2.class.getClassLoader();
// loadClass 方法不会导致类的解析和初始化
Class<?> c = classloader.loadClass("cn.itcast.jvm.t3.load.C");
// new C();
System.in.read();
}
}
class C {
D d = new D();
}
class D {
}

loadClass 方法不会导致类的解析和初始化
解析动作不一定在初始化完成前，也可能在初始化后
符号引用：
- 类与接口的全限定名
- 字段的名称与描述符
- 方法的名称与描述符

初始化

()V 方法

初始化即调用 ()V ，虚拟机会保证这个类的『构造方法』的线程安全

是类加载过程的最后一步，前面的类加载过程中，除了在加载阶段用户应用程序可以通过自定义类加载器参与之外，其余动作完全由虚拟机主导和控制。到了初始化阶段，才真正开始执行类中定义的 Java 程序代码在准备阶段，变量已经赋过一次系统要求的初始值，而在初始化阶段，则根据程序员通过程序制定的主观计划去初始化类变量和其他资源，或者可以从另外一个角度来表达：初始化阶段是执行类构造器＜clinit＞（）方法的过程。＜ clinit＞（）方法是由编译器自动收集类中的所有类变量的赋值动作和静态语句块（static{} 块）中的语句合并产生的，编译器收集的顺序是由语句在源文件中出现的顺序所决定的。＜clinit＞（）方法对于类或接口来说并不是必需的，如果一个类中没有静态语句块，也没有对变量的赋值操作，那么编译器可以不为这个类生成＜clinit＞（）方法。虚拟机会保证一个类的＜clinit＞（）方法在多线程环境中被正确地加锁、同步，如果多个线程同时去初始化一个类，那么只会有一个线程去执行这个类的＜clinit＞（）方法，其他线程都需要阻塞等待，直到活动线程执行＜clinit＞（）方法完毕。如果在一个类的＜clinit ＞（）方法中有耗时很长的操作，就可能造成多个进程阻塞。

发生的时机

概括得说，类初始化是【懒惰的】
- main 方法所在的类，总会被首先初始化
- 首次访问这个类的静态变量或静态方法时
- 子类初始化，如果父类还没初始化，会引发
- 子类访问父类的静态变量，只会触发父类的初始化
- Class.forName
- new 会导致初始化
不会导致类初始化的情况
- 访问类的 static final 静态常量（基本类型和字符串）不会触发初始化
- 类对象.class 不会触发初始化
- 创建该类的数组不会触发初始化
- 类加载器的 loadClass 方法
- Class.forName 的参数 2 为 false 时

实验

class A {
static int a = 0;
static {
System.out.println("a init");
}
}
class B extends A {
final static double b = 5.0;
static boolean c = false;
static {
System.out.println("b init");
}
}

验证（实验时请先全部注释，每次只执行其中一个）

public class Load3 {
static {
System.out.println("main init");
}
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
// 1. 静态常量（基本类型和字符串）不会触发初始化
System.out.println(B.b);
// 2. 类对象.class 不会触发初始化
System.out.println(B.class);
// 3. 创建该类的数组不会触发初始化
System.out.println(new B[0]);
// 4. 不会初始化类 B，但会加载 B、A
ClassLoader cl = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
cl.loadClass("cn.itcast.jvm.t3.B");
// 5. 不会初始化类 B，但会加载 B、A
ClassLoader c2 = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
Class.forName("cn.itcast.jvm.t3.B", false, c2);
// 1. 首次访问这个类的静态变量或静态方法时
System.out.println(A.a);
// 2. 子类初始化，如果父类还没初始化，会引发
System.out.println(B.c);
// 3. 子类访问父类静态变量，只触发父类初始化
System.out.println(B.a);
// 4. 会初始化类 B，并先初始化类 A
Class.forName("cn.itcast.jvm.t3.B");
}
}

初始化时类加载的最后一步，前面的类加载过程，除了在加载阶段用户应用程序可以通过自定义类加载器参与之外，其余动作完全由虚拟机主导和控制。

到了初始化阶段，才真正开始执行类中定义的 Java 程序代码。

练习

从字节码分析，使用 a，b，c 这三个常量是否会导致 E 初始化

public class Load4 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(E.a);
System.out.println(E.b);
System.out.println(E.c);
}
}
class E {
public static final int a = 10;
public static final String b = "hello";
public static final Integer c = 20;
}

典型应用 - 完成懒惰初始化单例模式

public final class Singleton {
private Singleton() { }
// 内部类中保存单例
private static class LazyHolder {
static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
}
// 第一次调用 getInstance 方法，才会导致内部类加载和初始化其静态成员
public static Singleton getInstance() {
return LazyHolder.INSTANCE;
}
}

以上的实现特点是：

懒惰实例化
初始化时的线程安全是有保障的

类加载器

实现通过类的全限定名获取该类的二进制字节流的代码块叫做类加载器。

对于任意一个类，都需要由加载它的类加载器和这个类本身一同确立其在 Java 虚拟机中的唯一性，每一个类加载器，都拥有一个独立的类名称空间。这句话可以表达得更通俗一些：比较两个类是否“相等”，只有在这两个类是由同一个类加载器加载的前提下才有意义，否则，即使这两个类来源于同一个 Class 文件，被同一个虚拟机加载，只要加载它们的类加载器不同，那这两个类就必定不相等。这里所指的“相等”，包括代表类的 Class 对象的 equals（）方法、isAssignableFrom （）方法、isInstance（）方法的返回结果，也包括使用 instanceof 关键字做对象所属关系判定等情况。

在自定义 ClassLoader 的子类时候，我们常见的会有两种做法，一种是重写 loadClass 方法，另一种是重写 findClass 方法。

其实这两种方法本质上差不多，毕竟 loadClass 也会调用 findClass，但是从逻辑上讲我们最好不要直接修改 loadClass 的内部逻辑。我建议的做法是只在 findClass 里重写自定义类的加载方法。 loadClass 这个方法是实现双亲委托模型逻辑的地方，擅自修改这个方法会导致模型被破坏，容易造成问题。因此我们最好是在双亲委托模型框架内进行小范围的改动，不破坏原有的稳定结构。同时，也避免了自己重写 loadClass 方法的过程中必须写双亲委托的重复代码，从代码的复用性来看，不直接修改这个方法始终是比较好的选择。

JDK 8 为例：

启动类加载器

用来加载 Java 核心类库，无法被 Java 程序直接引用。

用 Bootstrap 类加载器加载类：

package cn.itcast.jvm.t3.load;
public class F {
static {
System.out.println("bootstrap F init");
}
}

执行

package cn.itcast.jvm.t3.load;
public class Load5_1 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
Class<?> aClass = Class.forName("cn.itcast.jvm.t3.load.F");
System.out.println(aClass.getClassLoader());
}
}

输出

E:\git\jvm\out\production\jvm>java -Xbootclasspath/a:.
cn.itcast.jvm.t3.load.Load5
bootstrap F init
null

-Xbootclasspath 表示设置 bootclasspath
其中 /a:. 表示将当前目录追加至 bootclasspath 之后
可以用这个办法替换核心类
- java -Xbootclasspath:
- java -Xbootclasspath/a:<追加路径>
- java -Xbootclasspath/p:<追加路径>

扩展类加载器

它用来加载 Java 的扩展库。Java 虚拟机的实现会提供一个扩展库目录。该类加载器在此目录里面查找并加载 Java 类。

package cn.itcast.jvm.t3.load;
public class G {
static {
System.out.println("classpath G init");
}
}

执行

public class Load5_2 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
Class<?> aClass = Class.forName("cn.itcast.jvm.t3.load.G");
System.out.println(aClass.getClassLoader());
}
}

输出

classpath G init
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2

写一个同名的类

package cn.itcast.jvm.t3.load;
public class G {
static {
System.out.println("ext G init");
}
}

打个 jar 包

E:\git\jvm\out\production\jvm>jar -cvf my.jar cn/itcast/jvm/t3/load/G.class
已添加清单
正在添加: cn/itcast/jvm/t3/load/G.class(输入 = 481) (输出 = 322)(压缩了 33%)

将 jar 包拷贝到 JAVA_HOME/jre/lib/ext
重新执行 Load5_2
输出

ext G init
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@29453f44

双亲委派模式(PDM)

所谓的双亲委派，就是指调用类加载器的 loadClass 方法时，查找类的规则

好处：1.通过带优先级的层级关可以避免类的重复加载；

2.保证 Java 程序安全稳定运行，Java 核心 API 定义类型不会被随便替换。

注意

这里的双亲，翻译为上级似乎更为合适，因为它们并没有继承关系

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
throws ClassNotFoundException {
synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
// 1. 检查该类是否已经加载
Class<?> c = findLoadedClass(name);
if (c == null) {
long t0 = System.nanoTime();
try {
if (parent != null) {
// 2. 有上级的话，委派上级 loadClass
c = parent.loadClass(name, false);
} else {
// 3. 如果没有上级了（ExtClassLoader），则委派
BootstrapClassLoader
c = findBootstrapClassOrNull(name);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
}
if (c == null) {
long t1 = System.nanoTime();
// 4. 每一层找不到，调用 findClass 方法（每个类加载器自己扩展）来加载
c = findClass(name);
// 5. 记录耗时
sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
}
}
if (resolve) {
resolveClass(c);
}
return c;
}
}

例如：

public class Load5_3 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
Class<?> aClass = Load5_3.class.getClassLoader()
.loadClass("cn.itcast.jvm.t3.load.H");
System.out.println(aClass.getClassLoader());
}
}

执行流程为：

sun.misc.Launcher$AppClassLoader //1 处，开始查看已加载的类，结果没有
sun.misc.Launcher$AppClassLoader // 2 处，委派上级
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader.loadClass()
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader // 1 处，查看已加载的类，结果没有
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader // 3 处，没有上级了，则委派 BootstrapClassLoader
查找
BootstrapClassLoader 是在 JAVA_HOME/jre/lib 下找 H 这个类，显然没有
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader // 4 处，调用自己的 findClass 方法，是在
JAVA_HOME/jre/lib/ext 下找 H 这个类，显然没有，回到 sun.misc.Launcher$AppClassLoader
的 // 2 处
继续执行到 sun.misc.Launcher$AppClassLoader // 4 处，调用它自己的 findClass 方法，在
classpath 下查找，找到了

线程上下文类加载器

这个类加载器是 ClassLoader 中的 getSystemClassLoader （）方法的返回值，所以一般也称它为系统类加载器。

我们在使用 JDBC 时，都需要加载 Driver 驱动，不知道你注意到没有，不写

Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver")

也是可以让 com.mysql.jdbc.Driver 正确加载的，你知道是怎么做的吗？
让我们追踪一下源码：

public class DriverManager {
// 注册驱动的集合
private final static CopyOnWriteArrayList<DriverInfo> registeredDrivers
= new CopyOnWriteArrayList<>();
// 初始化驱动
static {
loadInitialDrivers();
println("JDBC DriverManager initialized");
}

先不看别的，看看 DriverManager 的类加载器：

System.out.println(DriverManager.class.getClassLoader());

打印 null，表示它的类加载器是 Bootstrap ClassLoader，会到 JAVA_HOME/jre/lib 下搜索类，但
JAVA_HOME/jre/lib 下显然没有 mysql-connector-java-5.1.47.jar 包，这样问题来了，在
DriverManager 的静态代码块中，怎么能正确加载 com.mysql.jdbc.Driver 呢？

继续看 loadInitialDrivers() 方法：

private static void loadInitialDrivers() {
String drivers;
try {
drivers = AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<String>
() {
public String run() {
return System.getProperty("jdbc.drivers");
}
});
} catch (Exception ex) {
drivers = null;
}
// 1）使用 ServiceLoader 机制加载驱动，即 SPI
AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Void>() {
public Void run() {
ServiceLoader<Driver> loadedDrivers =
ServiceLoader.load(Driver.class);
Iterator<Driver> driversIterator = loadedDrivers.iterator();
try{
while(driversIterator.hasNext()) {
driversIterator.next();
}
} catch(Throwable t) {
// Do nothing
}
return null;
}
});
println("DriverManager.initialize: jdbc.drivers = " + drivers);
// 2）使用 jdbc.drivers 定义的驱动名加载驱动
if (drivers == null || drivers.equals("")) {
return;
}
String[] driversList = drivers.split(":");
println("number of Drivers:" + driversList.length);
for (String aDriver : driversList) {
try {
println("DriverManager.Initialize: loading " + aDriver);
// 这里的 ClassLoader.getSystemClassLoader() 就是应用程序类加载器
Class.forName(aDriver, true,
ClassLoader.getSystemClassLoader());
} catch (Exception ex) {
println("DriverManager.Initialize: load failed: " + ex);
}
}
}

先看 2）发现它最后是使用 Class.forName 完成类的加载和初始化，关联的是应用程序类加载器，因此可以顺利完成类加载

再看 1）它就是大名鼎鼎的 Service Provider Interface （SPI）
约定如下，在 jar 包的 META-INF/services 包下，以接口全限定名名为文件，文件内容是实现类名称

这样就可以使用

ServiceLoader<接口类型> allImpls = ServiceLoader.load(接口类型.class);
Iterator<接口类型> iter = allImpls.iterator();
while(iter.hasNext()) {
iter.next();
}

来得到实现类，体现的是【面向接口编程+解耦】的思想，在下面一些框架中都运用了此思想：

JDBC
Servlet 初始化器
Spring 容器
Dubbo（对 SPI 进行了扩展）

接着看 ServiceLoader.load 方法：

public static <S> ServiceLoader<S> load(Class<S> service) {
// 获取线程上下文类加载器
ClassLoader cl = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
return ServiceLoader.load(service, cl);
}

线程上下文类加载器是当前线程使用的类加载器，默认就是应用程序类加载器，它内部又是由Class.forName 调用了线程上下文类加载器完成类加载，具体代码在 ServiceLoader 的内部类LazyIterator 中：

线程上下文加载器是在线程创建时将 ApplicationClassLoader 赋予它。
系统类加载器（system class loader）：它根据 Java 应用的类路径（CLASSPATH）来加载 Java 类。一般来说，Java 应用的类都是由它来完成加载的。可以通过ClassLoader.getSystemClassLoader() 来获取它。

private S nextService() {
if (!hasNextService())
throw new NoSuchElementException();
String cn = nextName;
nextName = null;
Class<?> c = null;
try {
c = Class.forName(cn, false, loader);
} catch (ClassNotFoundException x) {
fail(service,
"Provider " + cn + " not found");
}
if (!service.isAssignableFrom(c)) {
fail(service,
"Provider " + cn + " not a subtype");
}
try {
S p = service.cast(c.newInstance());
providers.put(cn, p);
return p;
} catch (Throwable x) {
fail(service,
"Provider " + cn + " could not be instantiated",
x);
}
throw new Error(); // This cannot happen
}

自定义类加载器

问问自己，什么时候需要自定义类加载器

1）想加载非 classpath 随意路径中的类文件
2）都是通过接口来使用实现，希望解耦时，常用在框架设计
3）这些类希望予以隔离，不同应用的同名类都可以加载，不冲突，常见于 tomcat 容器

步骤：

继承 ClassLoader 父类
要遵从双亲委派机制，重写 findClass 方法

注意不是重写 loadClass 方法，否则不会走双亲委派机制

读取类文件的字节码
调用父类的 defineClass 方法来加载类
使用者调用该类加载器的 loadClass 方法
示例：
准备好两个类文件放入 E:\myclasspath，它实现了 java.util.Map 接口，可以先反编译看一下：

相同的类加载器对象加载同一个类时是同一个对象，因为加载一次后就会把它放入类加载器的缓存中。

不同的类加载器对象不行，必须满足同包同类同个对象

Tomcat 类加载机制

Tomcat 本身也是一个 java 项目，因此其也需要被 JDK 的类加载机制加载，也就必然存在引导类加载器、扩展类加载器和应用(系统)类加载器。
Common ClassLoader 作为 Catalina ClassLoader 和 Shared ClassLoader 的 parent，而Shared ClassLoader 又可能存在多个 children 类加载器 WebApp ClassLoader，一个WebApp ClassLoader 实际上就对应一个 Web 应用，那 Web 应用就有可能存在 Jsp 页面，这些 Jsp 页面最终会转成 class 类被加载，因此也需要一个 Jsp 的类加载器。
需要注意的是，在代码层面 Catalina ClassLoader、Shared ClassLoader、CommonClassLoader 对应的实体类实际上都是 URLClassLoader 或者 SecureClassLoader，一般我们只是根据加载内容的不同和加载父子顺序的关系，在逻辑上划分为这三个类加载器；而 WebApp ClassLoader 和 JasperLoader 都是存在对应的类加载器类的。
当 tomcat 启动时，会创建几种类加载器：

1 Bootstrap 引导类加载器加载 JVM 启动所需的类，以及标准扩展类（位于 jre/lib/ext下）

2 System 系统类加载器加载 tomcat 启动的类，比如 bootstrap.jar，通常在 catalina.bat或者 catalina.sh 中指定。位于 CATALINA_HOME/bin 下。

3 Common 通用类加载器加载 tomcat 使用以及应用通用的一些类，位于CATALINA_HOME/lib 下，比如 servlet-api.jar

4 webapp 应用类加载器每个应用在部署后，都会创建一个唯一的类加载器。该类加载器会加载位于 WEB-INF/lib 下的 jar 文件中的 class 和 WEB-INF/classes 下的 class 文件。

JVM中对象的创建过程

1、拿到内存创建指令

当虚拟机遇到内存创建的指令的时候（new 类名），来到了方法区，找根据new的参数在常量池中定位一个类的符号引用。

2.检查符号引用

检查该符号引用有没有被加载、解析和初始化过，如果没有则执行类加载过程，否则直接准备为新的对象分配内存

3.分配内存

虚拟机为对象分配内存（堆）分配内存分为指针碰撞和空闲列表两种方式；分配内存还要要保证并发安全，有两种方式。

指针碰撞

所有的存储空间分为两部分，一部分是空闲，一部分是占用，需要分配空间的时候，只需要计算指针移动的长度即可。

空闲列表

虚拟机维护了一个空闲列表，需要分配空间的时候去查该空闲列表进行分配并对空闲列表做更新。可以看出，内存分配方式是由java堆是否规整决定的，java堆的规整是由垃圾回收机制来决定的

安全性问题

假如分配内存策略是指针碰撞，如果在高并发情况下，多个对象需要分配内存，如果不做处理，肯定会出现线程安全问题，导致一些对象分配不到空间等。

解决方案：

线程同步策略

也就是每个线程都进行同步，防止出现线程安全。

本地线程分配缓冲

也称TLAB（Thread Local Allocation Buffer），在堆中为每一个线程分配一小块独立的内存，这样以来就不存并发问题了，Java 层面与之对应的是 ThreadLocal 类的实现

4.初始化

分配完内存后要对对象的头（Object Header）进行初始化，这新信息包括：该对象对应类的元数据、该对象的GC代、对象的哈希码。
抽象数据类型默认初始化为null，基本数据类型为0，布尔为false....

5. 调用对象初始化方法

执行构造方法

Java 对象结构

Java 对象由三个部分组成：对象头、实例数据、对齐填充。

1、对象头由两部分组成，第一部分存储对象自身的运行时数据：哈希码、GC分代年龄、锁标识状态、线程持有的锁、偏向线程ID（一般占32/64 bit）。第二部分是指针类型，指向对象的类元数据类型（即对象代表哪个类）。如果是数组对象，则对象头中还有一部分用来记录数组长度。
2、实例数据用来存储对象真正的有效信息（包括父类继承下来的和自己定义的）
3、对齐填充：JVM要求对象起始地址必须是8字节的整数倍（8字节对齐）

运行期优化

即时编译

分层编译
（TieredCompilation）

先来个例子

public class JIT1 {
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < 200; i++) {
long start = System.nanoTime();
for (int j = 0; j < 1000; j++) {
new Object();
}
long end = System.nanoTime();
System.out.printf("%d\t%d\n",i,(end - start));
}
}
}

原因是什么呢？
JVM 将执行状态分成了 5 个层次：

0 层，解释执行（Interpreter）
1 层，使用 C1 即时编译器编译执行（不带 profiling）
2 层，使用 C1 即时编译器编译执行（带基本的 profiling）
3 层，使用 C1 即时编译器编译执行（带完全的 profiling）
4 层，使用 C2 即时编译器编译执行

profiling 是指在运行过程中收集一些程序执行状态的数据，例如【方法的调用次数】，【循环的回边次数】等

即时编译器（JIT）与解释器的区别

解释器是将字节码解释为机器码，下次即使遇到相同的字节码，仍会执行重复的解释
JIT 是将一些字节码编译为机器码，并存入 Code Cache，下次遇到相同的代码，直接执行，无需
再编译
解释器是将字节码解释为针对所有平台都通用的机器码
JIT 会根据平台类型，生成平台特定的机器码

对于占据大部分的不常用的代码，我们无需耗费时间将其编译成机器码，而是采取解释执行的方式运行；另一方面，对于仅占据小部分的热点代码，我们则可以将其编译成机器码，以达到理想的运行速
度。执行效率上简单比较一下 Interpreter < C1 < C2，总的目标是发现热点代码（hotspot名称的由来），优化之

刚才的一种优化手段称之为【逃逸分析】（在 C2 编译器中，代码可能被改的面目全非了），发现新建的对象是否逃逸。（没有逃逸，对象没有被使用，就不创建了）可以使用

-XX:-DoEscapeAnalysis 关闭逃逸分析，再运行刚才的示例观察结果

参考资料：https://docs.oracle.com/en/java/javase/12/vm/java-hotspot-virtual-machineperformance-enhancements.html#GUID-D2E3DC58-D18B-4A6C-8167-4A1DFB4888E4

方法内联

（Inlining）

private static int square(final int i) {
return i * i;
}
System.out.println(square(9));

如果发现 square 是热点方法，并且长度不太长时，会进行内联，所谓的内联就是把方法内代码拷贝、粘贴到调用者的位置：

System.out.println(9 * 9);

还能够进行常量折叠（constant folding）的优化

System.out.println(81);

实验：

public class JIT2 {
// -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+PrintInlining （解锁隐藏参数）打印
inlining 信息
// -XX:CompileCommand=dontinline,*JIT2.square 禁止某个方法 inlining
// -XX:+PrintCompilation 打印编译信息
public static void main(String[] args) {
int x = 0;
for (int i = 0; i < 500; i++) {
long start = System.nanoTime();
for (int j = 0; j < 1000; j++) {
x = square(9);
}
long end = System.nanoTime();
System.out.printf("%d\t%d\t%d\n",i,x,(end - start));
}
}
private static int square(final int i) {
return i * i;
}
}

字段优化

JMH 基准测试请参考：http://openjdk.java.net/projects/code-tools/jmh/

创建 maven 工程，添加依赖如下

<dependency>
<groupId>org.openjdk.jmh</groupId>
<artifactId>jmh-core</artifactId>
<version>${jmh.version}</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.openjdk.jmh</groupId>
<artifactId>jmh-generator-annprocess</artifactId>
<version>${jmh.version}</version>
<scope>provided</scope>
</dependency>

编写基准测试代码：

package test;
import org.openjdk.jmh.annotations.*;
import org.openjdk.jmh.runner.Runner;
import org.openjdk.jmh.runner.RunnerException;
import org.openjdk.jmh.runner.options.Options;
import org.openjdk.jmh.runner.options.OptionsBuilder;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.ThreadLocalRandom;
//热身几轮，充分优化
@Warmup(iterations = 2, time = 1)
//进行几轮测试
@Measurement(iterations = 5, time = 1)
//针对哪种注解的方法
@State(Scope.Benchmark)
public class Benchmark1 {
int[] elements = randomInts(1_000);
private static int[] randomInts(int size) {
Random random = ThreadLocalRandom.current();
int[] values = new int[size];
for (int i = 0; i < size; i++) {
values[i] = random.nextInt();
}
return values;
}
        //做比较的方法
@Benchmark
public void test1() {
for (int i = 0; i < elements.length; i++) {
doSum(elements[i]);
}
}
@Benchmark
public void test2() {
int[] local = this.elements;
for (int i = 0; i < local.length; i++) {
doSum(local[i]);
}
}
@Benchmark
public void test3() {
for (int element : elements) {
doSum(element);
}
}
static int sum = 0;
    //是否允许方法内联， INLINE 允许
@CompilerControl(CompilerControl.Mode.INLINE)
static void doSum(int x) {
sum += x;
}
public static void main(String[] args) throws RunnerException {
Options opt = new OptionsBuilder()
.include(Benchmark1.class.getSimpleName())
.forks(1)
.build();
new Runner(opt).run();

}
}

首先启用 doSum 的方法内联，测试结果如下（每秒吞吐量，分数越高的更好）：

Benchmark Mode Samples Score Score error Units
t.Benchmark1.test1 thrpt 5 2420286.539 390747.467 ops/s
t.Benchmark1.test2 thrpt 5 2544313.594 91304.136 ops/s
t.Benchmark1.test3 thrpt 5 2469176.697 450570.647 ops/s

接下来禁用 doSum 方法内联

@CompilerControl(CompilerControl.Mode.DONT_INLINE)
static void doSum(int x) {
sum += x;
}

测试结果如下：

Benchmark Mode Samples Score Score error Units
t.Benchmark1.test1 thrpt 5 296141.478 63649.220 ops/s
t.Benchmark1.test2 thrpt 5 371262.351 83890.984 ops/s
t.Benchmark1.test3 thrpt 5 368960.847 60163.391 ops/s

分析：
在刚才的示例中，doSum 方法是否内联会影响 elements 成员变量读取的优化：
如果 doSum 方法内联了，刚才的 test1 方法会被优化成下面的样子（伪代码）：

@Benchmark
public void test1() {
// elements.length 首次读取会缓存起来 -> int[] local 机器码中的处理
for (int i = 0; i < elements.length; i++) { // 后续 999 次 求长度 <- local
sum += elements[i]; // 1000 次取下标 i 的元素 <- local
}
}

可以节省 1999 次 Field 读取操作

会直接从局部变量 local 读取

但如果 doSum 方法没有内联，则不会进行上面的优化

练习：在内联情况下将 elements 添加 volatile 修饰符，观察测试结果

反射优化

package cn.itcast.jvm.t3.reflect;
import java.io.IOException;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
public class Reflect1 {
public static void foo() {
System.out.println("foo...");
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
Method foo = Reflect1.class.getMethod("foo");
for (int i = 0; i <= 16; i++) {
System.out.printf("%d\t", i);
foo.invoke(null);
}
System.in.read();
}
}

foo.invoke 前面 0 ~ 15 次调用使用的是 MethodAccessor 的 NativeMethodAccessorImpl 实现

package sun.reflect;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
import sun.reflect.misc.ReflectUtil;
class NativeMethodAccessorImpl extends MethodAccessorImpl {
private final Method method;
private DelegatingMethodAccessorImpl parent;
private int numInvocations;
NativeMethodAccessorImpl(Method method) {
this.method = method;
}
public Object invoke(Object target, Object[] args)
throws IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
// inflationThreshold 膨胀阈值，默认 15
if (++this.numInvocations > ReflectionFactory.inflationThreshold()
&& !ReflectUtil.isVMAnonymousClass(this.method.getDeclaringClass()))
{
// 使用 ASM 动态生成的新实现代替本地实现，速度较本地实现快 20 倍左右
MethodAccessorImpl generatedMethodAccessor =
(MethodAccessorImpl)
(new MethodAccessorGenerator())
.generateMethod(
this.method.getDeclaringClass(),
this.method.getName(),
this.method.getParameterTypes(),
this.method.getReturnType(),
this.method.getExceptionTypes(),
this.method.getModifiers()
);
this.parent.setDelegate(generatedMethodAccessor);
}
// 调用本地实现
return invoke0(this.method, target, args);
}
void setParent(DelegatingMethodAccessorImpl parent) {
this.parent = parent;
}
private static native Object invoke0(Method method, Object target, Object[]
args);
}

当调用到第 16 次（从0开始算）时，会采用运行时生成的类代替掉最初的实现，可以通过 debug 得到类名为 sun.reflect.GeneratedMethodAccessor1

可以使用阿里的 arthas 工具：

java -jar arthas-boot.jar
[INFO] arthas-boot version: 3.1.1
[INFO] Found existing java process, please choose one and hit RETURN.
* [1]: 13065 cn.itcast.jvm.t3.reflect.Reflect1

选择 1 回车表示分析该进程

1
[INFO] arthas home: /root/.arthas/lib/3.1.1/arthas
[INFO] Try to attach process 13065
[INFO] Attach process 13065 success.
[INFO] arthas-client connect 127.0.0.1 3658
,---. ,------. ,--------.,--. ,--. ,---. ,---.
/ O \ | .--. ''--. .--'| '--' | / O \ ' .-'
| .-. || '--'.' | | | .--. || .-. |`. `-.
| | | || |\ \ | | | | | || | | |.-' |
`--' `--'`--' '--' `--' `--' `--'`--' `--'`-----'
wiki https://alibaba.github.io/arthas
tutorials https://alibaba.github.io/arthas/arthas-tutorials
version 3.1.1
pid 13065
time 2019-06-10 12:23:54

再输入【jad + 类名】来进行反编译

$ jad sun.reflect.GeneratedMethodAccessor1
ClassLoader:
+-sun.reflect.DelegatingClassLoader@15db9742
+-sun.misc.Launcher$AppClassLoader@4e0e2f2a
+-sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@2fdb006e
Location:
/*
* Decompiled with CFR 0_132.
*
* Could not load the following classes:
* cn.itcast.jvm.t3.reflect.Reflect1
*/
package sun.reflect;
import cn.itcast.jvm.t3.reflect.Reflect1;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import sun.reflect.MethodAccessorImpl;
public class GeneratedMethodAccessor1
extends MethodAccessorImpl {
/*
* Loose catch block
* Enabled aggressive block sorting
* Enabled unnecessary exception pruning
* Enabled aggressive exception aggregation
* Lifted jumps to return sites
*/
注意
通过查看 ReflectionFactory 源码可知
sun.reflect.noInflation 可以用来禁用膨胀（直接生成 GeneratedMethodAccessor1，但首
次生成比较耗时，如果仅反射调用一次，不划算）
sun.reflect.inflationThreshold 可以修改膨胀阈值
public Object invoke(Object object, Object[] arrobject) throws
InvocationTargetException {
// 比较奇葩的做法，如果有参数，那么抛非法参数异常
block4 : {
if (arrobject == null || arrobject.length == 0) break block4;
throw new IllegalArgumentException();
}
try {
// 可以看到，已经是直接调用了😱😱😱
Reflect1.foo();
// 因为没有返回值
return null;
}
catch (Throwable throwable) {
throw new InvocationTargetException(throwable);
}
catch (ClassCastException | NullPointerException runtimeException) {
throw new IllegalArgumentException(Object.super.toString());
}
}
}
Affect(row-cnt:1) cost in 1540 ms.

注意

通过查看 ReflectionFactory 源码可知

sun.reflect.noInflation 可以用来禁用膨胀（直接生成 GeneratedMethodAccessor1，但首次生成比较耗时，如果仅反射调用一次，不划算）

sun.reflect.inflationThreshold 可以修改膨胀阈值

JMM

java内存模型

很多人将【java 内存结构】与【java 内存模型】傻傻分不清，【java 内存模型】是 Java MemoryModel（JMM）的意思。
关于它的权威解释，请参考 https://download.oracle.com/otn-pub/jcp/memory_model-1.0-pfdspec-oth-JSpec/memory_model-1_0-pfd-spec.pdf?AuthParam=1562811549_4d4994cbd5b59d964cd2907ea22ca08b
简单的说，JMM 定义了一套在多线程读写共享数据时（成员变量、数组）时，对数据的可见性、有序性、和原子性的规则和保障

JMM 时线程间通信的控制机制，JMM定义了主内存与线程之间的抽象关系，线程之间的共享变量存储在主内存（main memory）中，每个线程都有一个私有的本地内存（local memory），本地内存中存储了该线程以读/写共享变量的副本。本地内存是 JMM 的一个抽象概念，并不真实存在。它涵盖了缓存，写缓冲区，寄存器以及其他的硬件和编译器优化。

例：线程 A 与线程 B 之间如要通信的话，必须要经历下面 2 个步骤：

首先，线程 A 把本地内存 A 中更新过的共享变量刷新到主内存中去。
然后，线程 B 到主内存中去读取线程 A 之前已更新过的共享变量。

原子性

原子性在学习线程时讲过，下面来个例子简单回顾一下：
问题提出，两个线程对初始值为 0 的静态变量一个做自增，一个做自减，各做 5000 次，结果是 0 吗？

问题分析

以上的结果可能是正数、负数、零。为什么呢？因为 Java 中对静态变量的自增，自减并不是原子操作。

例如对于 i++ 而言（i 为静态变量），实际会产生如下的 JVM 字节码指令。

getstatic i // 获取静态变量i的值
iconst_1 // 准备常量1
iadd // 加法
putstatic i // 将修改后的值存入静态变量i

而对应 i-- 也是类似：

getstatic i // 获取静态变量i的值
iconst_1 // 准备常量1
isub // 减法
putstatic i // 将修改后的值存入静态变量i

而 Java 的内存模型如下，完成静态变量的自增，自减需要在主存和线程内存中进行数据交换：

如果是单线程以上 8 行代码是顺序执行（不会交错）没有问题：

// 假设i的初始值为0
getstatic i // 线程1-获取静态变量i的值 线程内i=0
iconst_1 // 线程1-准备常量1
iadd // 线程1-自增 线程内i=1
putstatic i // 线程1-将修改后的值存入静态变量i 静态变量i=1
getstatic i // 线程1-获取静态变量i的值 线程内i=1
iconst_1 // 线程1-准备常量1
isub // 线程1-自减 线程内i=0
putstatic i // 线程1-将修改后的值存入静态变量i 静态变量i=0

但多线程下这 8 行代码可能交错运行（为什么会交错？思考一下）：
出现负数的情况：

// 假设i的初始值为0
getstatic i // 线程1-获取静态变量i的值 线程内i=0
getstatic i // 线程2-获取静态变量i的值 线程内i=0
iconst_1 // 线程1-准备常量1
iadd // 线程1-自增 线程内i=1
putstatic i // 线程1-将修改后的值存入静态变量i 静态变量i=1
iconst_1 // 线程2-准备常量1
isub // 线程2-自减 线程内i=-1
putstatic i // 线程2-将修改后的值存入静态变量i 静态变量i=-1

出现正数的情况：

// 假设i的初始值为0
getstatic i // 线程1-获取静态变量i的值 线程内i=0
getstatic i // 线程2-获取静态变量i的值 线程内i=0
iconst_1 // 线程1-准备常量1
iadd // 线程1-自增 线程内i=1
iconst_1 // 线程2-准备常量1
isub // 线程2-自减 线程内i=-1
putstatic i // 线程2-将修改后的值存入静态变量i 静态变量i=-1
putstatic i // 线程1-将修改后的值存入静态变量i 静态变量i=1

解决方法

synchronized （同步关键字）
语法

synchronized( 对象 ) {
要作为原子操作代码
}

用 synchronized 解决并发问题：

static int i = 0;
static Object obj = new Object();
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread t1 = new Thread(() -> {
for (int j = 0; j < 5000; j++) {
synchronized (obj) {
i++;
}
}
});
Thread t2 = new Thread(() -> {
for (int j = 0; j < 5000; j++) {
synchronized (obj) {
i--;
}
}
});
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
System.out.println(i);
}

如何理解呢：你可以把 obj 想象成一个房间，线程 t1，t2 想象成两个人。
当线程 t1 执行到 synchronized(obj) 时就好比 t1 进入了这个房间，并反手锁住了门，在门内执行count++ 代码。
这时候如果 t2 也运行到了 synchronized(obj) 时，它发现门被锁住了，只能在门外等待。
当 t1 执行完 synchronized{} 块内的代码，这时候才会解开门上的锁，从 obj 房间出来。t2 线程这时才可以进入 obj 房间，反锁住门，执行它的 count-- 代码。

注意：上例中 t1 和 t2 线程必须用 synchronized 锁住同一个 obj 对象，如果 t1 锁住的是 m1 对象，t2 锁住的是 m2 对象，就好比两个人分别进入了两个不同的房间，没法起到同步的效果。

可见性

退不出的循环

先来看一个现象，main 线程对 run 变量的修改对于 t 线程不可见，导致了 t 线程无法停止：

static boolean run = true;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread t = new Thread(()->{
while(run){
// ....
}
});
t.start();
Thread.sleep(1000);
run = false; // 线程t不会如预想的停下来
}

为什么呢？分析一下：

初始状态， t 线程刚开始从主内存读取了 run 的值到工作内存。

因为 t 线程要频繁从主内存中读取 run 的值，JIT 编译器会将 run 的值缓存至自己工作内存中的高
速缓存中，减少对主存中 run 的访问，提高效率

1 秒之后，main 线程修改了 run 的值，并同步至主存，而 t 是从自己工作内存中的高速缓存中读
取这个变量的值，结果永远是旧值

解决方法

volatile（易变关键字）

它可以用来修饰成员变量和静态成员变量，他可以避免线程从自己的工作缓存中查找变量的值，必须到
主存中获取它的值，线程操作 volatile 变量都是直接操作主存

可见性

前面例子体现的实际就是可见性，它保证的是在多个线程之间，一个线程对 volatile 变量的修改对另一个线程可见，不能保证原子性，仅用在一个写线程，多个读线程的情况：

上例从字节码理解是这样的：

getstatic run // 线程 t 获取 run true
getstatic run // 线程 t 获取 run true
getstatic run // 线程 t 获取 run true
getstatic run // 线程 t 获取 run true
putstatic run // 线程 main 修改 run 为 false， 仅此一次
getstatic run // 线程 t 获取 run false

比较一下之前我们将线程安全时举的例子：两个线程一个 i++ 一个 i-- ，只能保证看到最新值，不能解决指令交错

// 假设i的初始值为0
getstatic i // 线程1-获取静态变量i的值 线程内i=0
getstatic i // 线程2-获取静态变量i的值 线程内i=0
iconst_1 // 线程1-准备常量1
iadd // 线程1-自增 线程内i=1
putstatic i // 线程1-将修改后的值存入静态变量i 静态变量i=1
iconst_1 // 线程2-准备常量1
isub // 线程2-自减 线程内i=-1
putstatic i // 线程2-将修改后的值存入静态变量i 静态变量i=-1

注意
synchronized 语句块既可以保证代码块的原子性，也同时保证代码块内变量的可见性。但缺点是synchronized是属于重量级操作，性能相对更低

如果在前面示例的死循环中加入 System.out.println() 会发现即使不加 volatile 修饰符，线程 t 也能正确看到对 run 变量的修改了，想一想为什么？

有序性

诡异的结果

int num = 0;
boolean ready = false;
// 线程1 执行此方法
public void actor1(I_Result r) {
if(ready) {
r.r1 = num + num;
} else {
r.r1 = 1;
}
}
// 线程2 执行此方法
public void actor2(I_Result r) {
num = 2;
ready = true;
}

I_Result 是一个对象，有一个属性 r1 用来保存结果，问，可能的结果有几种？
有同学这么分析
情况1：线程1 先执行，这时 ready = false，所以进入 else 分支结果为 1
情况2：线程2 先执行 num = 2，但没来得及执行 ready = true，线程1 执行，还是进入 else 分支，结
果为1
情况3：线程2 执行到 ready = true，线程1 执行，这回进入 if 分支，结果为 4（因为 num 已经执行过
了）
但我告诉你，结果还有可能是 0 😁😁😁，信不信吧！
// 假设i的初始值为0
getstatic i // 线程1-获取静态变量i的值线程内i=0
getstatic i // 线程2-获取静态变量i的值线程内i=0
iconst_1 // 线程1-准备常量1
iadd // 线程1-自增线程内i=1
putstatic i // 线程1-将修改后的值存入静态变量i 静态变量i=1
iconst_1 // 线程2-准备常量1
isub // 线程2-自减线程内i=-1
putstatic i // 线程2-将修改后的值存入静态变量i 静态变量i=-1
int num = 0;
boolean ready = false;
// 线程1 执行此方法
public void actor1(I_Result r) {
if(ready) {
r.r1 = num + num;
} else {
r.r1 = 1;
}
}
// 线程2 执行此方法
public void actor2(I_Result r) {
num = 2;
ready = true;
}
这种情况下是：线程2 执行 ready = true，切换到线程1，进入 if 分支，相加为 0，再切回线程2 执行
num = 2
相信很多人已经晕了 😵😵😵
这种现象叫做指令重排，是 JIT 编译器在运行时的一些优化，这个现象需要通过大量测试才能复现：
借助 java 并发压测工具 jcstress https://wiki.openjdk.java.net/display/CodeTools/jcstress

mvn archetype:generate -DinteractiveMode=false -
DarchetypeGroupId=org.openjdk.jcstress -DarchetypeArtifactId=jcstress-java-testarchetype -DgroupId=org.sample 
-DartifactId=test 
-Dversion=1.0

创建 maven 项目，提供如下测试类

@JCStressTest
@Outcome(id = {"1", "4"}, expect = Expect.ACCEPTABLE, desc = "ok")
//感兴趣的结果
@Outcome(id = "0", expect = Expect.ACCEPTABLE_INTERESTING, desc = "!!!!")
@State
public class ConcurrencyTest {
int num = 0;
boolean ready = false;
@Actor
public void actor1(I_Result r) {
if(ready) {
r.r1 = num + num;
} else {
r.r1 = 1;
}
}
@Actor
public void actor2(I_Result r) {
num = 2;
ready = true;
}
}

执行

mvn clean install
java -jar target/jcstress.jar

会输出我们感兴趣的结果，摘录其中一次结果：

*** INTERESTING tests
Some interesting behaviors observed. This is for the plain curiosity.
2 matching test results.
[OK] test.ConcurrencyTest
(JVM args: [-XX:-TieredCompilation])
Observed state Occurrences Expectation Interpretation
0 1,729 ACCEPTABLE_INTERESTING !!!!
1 42,617,915 ACCEPTABLE ok
4 5,146,627 ACCEPTABLE ok
[OK] test.ConcurrencyTest
(JVM args: [])
Observed state Occurrences Expectation Interpretation
0 1,652 ACCEPTABLE_INTERESTING !!!!
1 46,460,657 ACCEPTABLE ok
4 4,571,072 ACCEPTABLE ok

可以看到，出现结果为 0 的情况有 638 次，虽然次数相对很少，但毕竟是出现了。

解决方法

volatile 修饰的变量，可以禁用指令重排
结果为：

@JCStressTest
@Outcome(id = {"1", "4"}, expect = Expect.ACCEPTABLE, desc = "ok")
@Outcome(id = "0", expect = Expect.ACCEPTABLE_INTERESTING, desc = "!!!!")
@State
public class ConcurrencyTest {
int num = 0;
volatile boolean ready = false;
@Actor
public void actor1(I_Result r) {
if(ready) {
r.r1 = num + num;
} else {
r.r1 = 1;
}
}
@Actor
public void actor2(I_Result r) {
num = 2;
ready = true;
}
}

结果为：

*** INTERESTING tests
Some interesting behaviors observed. This is for the plain curiosity.
0 matching test results.

有序性理解

JVM 会在不影响正确性的前提下，可以调整语句的执行顺序，思考下面一段代码

static int i;
static int j;
// 在某个线程内执行如下赋值操作
i = ...; // 较为耗时的操作
j = ...;

可以看到，至于是先执行 i 还是先执行 j ，对最终的结果不会产生影响。所以，上面代码真正执行时，既可以是

i = ...; // 较为耗时的操作
j = ...;

也可以是：

j = ...;
i = ...; // 较为耗时的操作

这种特性称之为『指令重排』，多线程下『指令重排』会影响正确性，例如著名的 double-checked
locking 模式实现单例

public final class Singleton {
private Singleton() { }
private static Singleton INSTANCE = null;
public static Singleton getInstance() {
// 实例没创建，才会进入内部的 synchronized代码块
if (INSTANCE == null) {
synchronized (Singleton.class) {
// 也许有其它线程已经创建实例，所以再判断一次
if (INSTANCE == null) {
INSTANCE = new Singleton();
}
}
}
return INSTANCE;
}
}

以上的实现特点是：

懒惰实例化
首次使用 getInstance() 才使用 synchronized 加锁，后续使用时无需加锁

但在多线程环境下，上面的代码是有问题的， INSTANCE = new Singleton() 对应的字节码为：

0: new #2 // class cn/itcast/jvm/t4/Singleton
3: dup
4: invokespecial #3 // Method "<init>":()V
7: putstatic #4 // Field
INSTANCE:Lcn/itcast/jvm/t4/Singleton;

其中 4 7 两步的顺序不是固定的，也许 jvm 会优化为：先将引用地址赋值给 INSTANCE 变量后，再执行
构造方法，如果两个线程 t1，t2 按如下时间序列执行：

时间1 t1 线程执行到 INSTANCE = new Singleton();
时间2 t1 线程分配空间，为Singleton对象生成了引用地址（0 处）
时间3 t1 线程将引用地址赋值给 INSTANCE，这时 INSTANCE != null（7 处）
时间4 t2 线程进入getInstance() 方法，发现 INSTANCE != null（synchronized块外），直接
返回 INSTANCE
时间5 t1 线程执行Singleton的构造方法（4 处）

这时 t1 还未完全将构造方法执行完毕，如果在构造方法中要执行很多初始化操作，那么 t2 拿到的是将是一个未初始化完毕的单例

对 INSTANCE 使用 volatile 修饰即可，可以禁用指令重排，但要注意在 JDK 5 以上的版本的 volatile 才会真正有效

happens-before

happens-before 规定了哪些写操作对其它线程的读操作可见，它是可见性与有序性的一套规则总结，抛开以下 happens-before 规则，JMM 并不能保证一个线程对共享变量的写，对于其它线程对该共享变量的读可见

线程解锁 m 之前对变量的写，对于接下来对 m 加锁的其它线程对该变量的读可见

static int x;
static Object m = new Object();
new Thread(()->{
synchronized(m) {
x = 10;
}
},"t1").start();
new Thread(()->{
synchronized(m) {
System.out.println(x);
}
},"t2").start();

线程对 volatile 变量的写，对接下来其它线程对该变量的读可见

volatile static int x;
new Thread(()->{
x = 10;
},"t1").start();
new Thread(()->{
System.out.println(x);
},"t2").start();

线程 start 前对变量的写，对该线程开始后对该变量的读可见

static int x;
x = 10;
new Thread(()->{
System.out.println(x);
},"t2").start();

线程结束前对变量的写，对其它线程得知它结束后的读可见（比如其它线程调用 t1.isAlive() 或 t1.join()等待它结束）

static int x;
Thread t1 = new Thread(()->{
x = 10;
},"t1");
t1.start();
t1.join();
System.out.println(x);

线程 t1 打断 t2（interrupt）前对变量的写，对于其他线程得知 t2 被打断后对变量的读可见（通过t2.interrupted 或 t2.isInterrupted）

static int x;
public static void main(String[] args) {
Thread t2 = new Thread(()->{
while(true) {
if(Thread.currentThread().isInterrupted()) {
System.out.println(x);
break;
}
}
},"t2");
t2.start();
new Thread(()->{
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
x = 10;
t2.interrupt();
},"t1").start();
while(!t2.isInterrupted()) {
Thread.yield();
}
System.out.println(x);
}

对变量默认值（0，false，null）的写，对其它线程对该变量的读可见
具有传递性，如果 x hb-> y 并且 y hb-> z 那么有 x hb-> z

变量都是指成员变量或静态成员变量

参考：第17页

CAS 与原子类

CAS

CAS 即 Compare and Swap ，它体现的一种乐观锁的思想，比如多个线程要对一个共享的整型变量执行 +1 操作：

// 需要不断尝试
while(true) {
int 旧值 = 共享变量 ; // 比如拿到了当前值 0
int 结果 = 旧值 + 1; // 在旧值 0 的基础上增加 1 ，正确结果是 1
/*
这时候如果别的线程把共享变量改成了 5，本线程的正确结果 1 就作废了，这时候
compareAndSwap 返回 false，重新尝试，直到：
compareAndSwap 返回 true，表示我本线程做修改的同时，别的线程没有干扰
*/
if( compareAndSwap ( 旧值, 结果 )) {
// 成功，退出循环
}
}

获取共享变量时，为了保证该变量的可见性，需要使用 volatile 修饰。结合 CAS 和 volatile 可以实现无锁并发，适用于竞争不激烈、多核 CPU 的场景下。

因为没有使用 synchronized，所以线程不会陷入阻塞，这是效率提升的因素之一
但如果竞争激烈，可以想到重试必然频繁发生，反而效率会受影响

CAS 底层依赖于一个 Unsafe 类来直接调用操作系统底层的 CAS 指令，下面是直接使用 Unsafe 对象进行线程安全保护的一个例子

unsafe 是静态的 get 获取时传null即可。

import sun.misc.Unsafe;
import java.lang.reflect.Field;
public class TestCAS {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
DataContainer dc = new DataContainer();
int count = 5;
Thread t1 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < count; i++) {
dc.increase();
}
});
t1.start();
t1.join();
System.out.println(dc.getData());
}
}
class DataContainer {
private volatile int data;
static final Unsafe unsafe;
static final long DATA_OFFSET;
static {
try {
// Unsafe 对象不能直接调用，只能通过反射获得
Field theUnsafe = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
theUnsafe.setAccessible(true);
unsafe = (Unsafe) theUnsafe.get(null);
} catch (NoSuchFieldException | IllegalAccessException e) {
throw new Error(e);
}
try {
// data 属性在 DataContainer 对象中的偏移量，用于 Unsafe 直接访问该属性
DATA_OFFSET =
unsafe.objectFieldOffset(DataContainer.class.getDeclaredField("data"));
} catch (NoSuchFieldException e) {
throw new Error(e);
}
}
public void increase() {
int oldValue;
while(true) {
// 获取共享变量旧值，可以在这一行加入断点，修改 data 调试来加深理解
oldValue = data;
// cas 尝试修改 data 为 旧值 + 1，如果期间旧值被别的线程改了，返回 false
if (unsafe.compareAndSwapInt(this, DATA_OFFSET, oldValue, oldValue +
1)) {
return;
}
}
}
public void decrease() {
int oldValue;
while(true) {
oldValue = data;
if (unsafe.compareAndSwapInt(this, DATA_OFFSET, oldValue, oldValue -
1)) {
return;
}
}
}
public int getData() {
return data;
}
}

乐观锁与悲观锁

CAS 是基于乐观锁的思想：最乐观的估计，不怕别的线程来修改共享变量，就算改了也没关系，我吃亏点再重试呗。
synchronized 是基于悲观锁的思想：最悲观的估计，得防着其它线程来修改共享变量，我上了锁你们都别想改，我改完了解开锁，你们才有机会。

原子操作类

juc（java.util.concurrent）中提供了原子操作类，可以提供线程安全的操作，例如：AtomicInteger、AtomicBoolean等，它们底层就是采用 CAS 技术 + volatile 来实现的。

可以使用 AtomicInteger 改写之前的例子：

// 创建原子整数对象
private static AtomicInteger i = new AtomicInteger(0);
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread t1 = new Thread(() -> {
for (int j = 0; j < 5000; j++) {
i.getAndIncrement(); // 获取并且自增 i++
// i.incrementAndGet(); // 自增并且获取 ++i
}
});
Thread t2 = new Thread(() -> {
for (int j = 0; j < 5000; j++) {
i.getAndDecrement(); // 获取并且自减 i--
}
});
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
System.out.println(i);
}

synchronized 优化

Java HotSpot 虚拟机中，每个对象都有对象头（包括 class 指针和 Mark Word）。Mark Word 平时存储这个对象的哈希码、分代年龄，当加锁时，这些信息就根据情况被替换为标记位、线程锁记录指
针、重量级锁指针、线程ID 等内容

轻量级锁

如果一个对象虽然有多线程访问，但多线程访问的时间是错开的（也就是没有竞争），那么可以使用轻量级锁来优化。这就好比：

学生（线程 A）用课本占座，上了半节课，出门了（CPU时间到），回来一看，发现课本没变，说明没有竞争，继续上他的课。如果这期间有其它学生（线程 B）来了，会告知（线程A）有并发访问，线程 A 随即升级为重量级锁，进入重量级锁的流程。

而重量级锁就不是那么用课本占座那么简单了，可以想象线程 A 走之前，把座位用一个铁栅栏围起来假设有两个方法同步块，利用同一个对象加锁

static Object obj = new Object();
public static void method1() {
synchronized( obj ) {
// 同步块 A
method2();
}
}
public static void method2() {
synchronized( obj ) {
// 同步块 B
}
}

每个线程的栈帧都会包含一个锁记录的结构，内部可以存储锁定对象的 Mark Word ，执行完弹出一个。

一个线程可以有多个相同锁记录的结构。

锁膨胀

如果在尝试加轻量级锁的过程中，CAS 操作无法成功，这时一种情况就是有其它线程为此对象加上了轻量级锁（有竞争），这时需要进行锁膨胀，将轻量级锁变为重量级锁。

static Object obj = new Object();
public static void method1() {
synchronized( obj ) {
// 同步块
}
}

重量级锁

重量级锁竞争的时候，还可以使用自旋来进行优化，如果当前线程自旋成功（即这时候持锁线程已经退出了同步块，释放了锁），这时当前线程就可以避免阻塞。

在 Java 6 之后自旋锁是自适应的，比如对象刚刚的一次自旋操作成功过，那么认为这次自旋成功的可能性会高，就多自旋几次；反之，就少自旋甚至不自旋，总之，比较智能。

自旋会占用 CPU 时间，单核 CPU 自旋就是浪费，多核 CPU 自旋才能发挥优势。
好比等红灯时汽车是不是熄火，不熄火相当于自旋（等待时间短了划算），熄火了相当于阻塞（等待时间长了划算）
Java 7 之后不能控制是否开启自旋功能

自旋重试成功的情况

自旋重试失败的情况

偏向锁

轻量级锁在没有竞争时（就自己这个线程），每次重入仍然需要执行 CAS 操作。Java 6 中引入了偏向锁来做进一步优化：只有第一次使用 CAS 将线程 ID 设置到对象的 Mark Word 头，之后发现这个线程 ID
是自己的就表示没有竞争，不用重新 CAS.

撤销偏向需要将持锁线程升级为轻量级锁，这个过程中所有线程需要暂停（STW）
访问对象的 hashCode 也会撤销偏向锁
如果对象虽然被多个线程访问，但没有竞争，这时偏向了线程 T1 的对象仍有机会重新偏向 T2，重偏向会重置对象的 Thread ID
撤销偏向和重偏向都是批量进行的，以类为单位
如果撤销偏向到达某个阈值，整个类的所有对象都会变为不可偏向的
可以主动使用 -XX:-UseBiasedLocking 禁用偏向锁

可以参考这篇论文：https://www.oracle.com/technetwork/java/biasedlocking-oopsla2006-wp149958.pdf

假设有两个方法同步块，利用同一个对象加锁

static Object obj = new Object();
public static void method1() {
synchronized( obj ) {
// 同步块 A
method2();
}
}
public static void method2() {
synchronized( obj ) {
// 同步块 B
}
}

其他优化

减少上锁时间

同步代码块中尽量短

减少锁的粒度

将一个锁拆分为多个锁提高并发度，例如：

ConcurrentHashMap
LongAdder 分为 base 和 cells 两部分。没有并发争用的时候或者是 cells 数组正在初始化的时候，会使用 CAS 来累加值到 base，有并发争用，会初始化 cells 数组，数组有多少个 cell，就允许有多少线程并行修改，最后将数组中每个 cell 累加，再加上 base 就是最终的值
LinkedBlockingQueue 入队和出队使用不同的锁，相对于LinkedBlockingArray只有一个锁效率要
高

锁粗化

多次循环进入同步块不如同步块内多次循环
另外 JVM 可能会做如下优化，把多次 append 的加锁操作粗化为一次（因为都是对同一个对象加锁，没必要重入多次）

new StringBuffer().append("a").append("b").append("c")；

锁消除

JVM 会进行代码的逃逸分析，例如某个加锁对象是方法内局部变量，不会被其它线程所访问到，这时候就会被即时编译器忽略掉所有同步操作。

读写分离

CopyOnWriteArrayList
ConyOnWriteSet
参考：
https://wiki.openjdk.java.net/display/HotSpot/Synchronization

http://luojinping.com/2015/07/09/java锁优化/

https://www.infoq.cn/article/java-se-16-synchronized

https://www.jianshu.com/p/9932047a89be

https://www.cnblogs.com/sheeva/p/6366782.html

https://stackoverflow.com/questions/46312817/does-java-ever-rebias-an-individual-lock- [ ]

posted @ 2022-06-08 20:57 xy7112 阅读(35) 评论(0) 编辑收藏举报

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特点：

4.堆

作用:

特点：

堆内存溢出

堆内存诊断

案例

5.方法区

作用：

特点：

组成：

方法区内存溢出

6.常量池

定义：

运行时常量池：

StringTable

垃圾回收：

性能调优：

7.直接内存

特点

图解读写性能高效原因

内存释放原理

获取 Java 程序使用的内存，堆内存使用的百分比：

发现垃圾的算法

引用计数法

可达性分析算法

四种引用

强引用

软引用（SoftReference）

弱引用（WeakReference）

虚引用（PhantomReference）

终结器引用（FinalReference）

垃圾回收的算法

标记清除法

标记整理

复制算法

分代的垃圾回收

相关虚拟机参数

垃圾回收器

新生代垃圾收集器

Serial 收集器

老年代垃圾收集器

Serial Old 收集器

Parallel Old 收集器

CMS收集器

串行

吞吐量优先

响应时间优先

G1

定义：Garbage First

适用场景

相关 JVM 参数

图解各阶段

finalize() 方法什么时候被调用？析构函数 (finalization) 的目的是什么？