架构师训练营 - 总结 9

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发布于: 2020 年 08 月 06 日
架构师训练营 - 总结 9

一. JVM虚拟机原理

1.1 JVM组成架构



类加载器:加载类到内存里面

堆:存储对象实例

栈:存储局部变量表,方法出口

方法区:存储类信息,常量,静态变量,编译后的代码

程序计数器:行号指示器。循环,跳转等基础指令

执行引擎:主要负责执行指令

1.2 java字节码及执行流程

从写Java文件到编译成字节码文件(也就是.class文件)的过程也就是Java文件编译的过程,我们所写的是Java源文件而Java虚拟机编译的.class文件是字节码文件。

执行流程:



1.3 类加载双亲委托机制

从Java虚拟机的角度来说,只存在两种不同的类加载器:一种是启动类加载器(Bootstrap ClassLoader),这个类加载器使用C++语言实现(HotSpot虚拟机中),是虚拟机自身的一部分;另一种就是所有其他的类加载器,这些类加载器都有Java语言实现,独立于虚拟机外部,并且全部继承自java.lang.ClassLoader。

从开发者的角度,类加载器可以细分为:

  • 启动(Bootstrap)类加载器:负责将 Java_Home/lib下面的类库加载到内存中(比如rt.jar)。由于引导类加载器涉及到虚拟机本地实现细节,开发者无法直接获取到启动类加载器的引用,所以不允许直接通过引用进行操作。

  • 标准扩展(Extension)类加载器:是由 Sun 的 ExtClassLoader(sun.misc.Launcher$ExtClassLoader)实现的。它负责将Java_Home /lib/ext或者由系统变量 java.ext.dir指定位置中的类库加载到内存中。开发者可以直接使用标准扩展类加载器。

  • 应用程序(Application)类加载器:是由 Sun 的AppClassLoader(sun.misc.Launcher$AppClassLoader)实现的。它负责将系统类路径(CLASSPATH)中指定的类库加载到内存中。开发者可以直接使用系统类加载器。由于这个类加载器是ClassLoader中的getSystemClassLoader()方法的返回值,因此一般称为系统(System)加载器。

除此之外,还有自定义的类加载器,它们之间的层次关系被称为类加载器的双亲委派模型。该模型要求除了顶层的启动类加载器外,其余的类加载器都应该有自己的父类加载器,而这种父子关系一般通过组合(Composition)关系来实现,而不是通过继承(Inheritance)。

某个特定的类加载器在接到加载类的请求时,首先将加载任务委托给父类加载器,依次递归,如果父类加载器可以完成类加载任务,就成功返回;只有父类加载器无法完成此加载任务时,才自己去加载。

使用双亲委派模型的好处在于Java类随着它的类加载器一起具备了一种带有优先级的层次关系。例如类java.lang.Object,它存在在rt.jar中,无论哪一个类加载器要加载这个类,最终都是委派给处于模型最顶端的Bootstrap ClassLoader进行加载,因此Object类在程序的各种类加载器环境中都是同一个类。相反,如果没有双亲委派模型而是由各个类加载器自行加载的话,如果用户编写了一个java.lang.Object的同名类并放在ClassPath中,那系统中将会出现多个不同的Object类,程序将混乱。因此,如果开发者尝试编写一个与rt.jar类库中重名的Java类,可以正常编译,但是永远无法被加载运行。

在java.lang.ClassLoader的loadClass()方法中,先检查是否已经被加载过,若没有加载则调用父类加载器的loadClass()方法,若父加载器为空则默认使用启动类加载器作为父加载器。如果父加载失败,则抛出ClassNotFoundException异常后,再调用自己的findClass()方法进行加载。



1.4 JVM性能诊断工具

JDK自带性能检测相关工具

jconsole: 提供了内存,线程,类数量,CPU图示,描述比较抽象

jmap: jmap -dump:format=b,file=mems.dat 4992 提供了HEAP dump文件

jhat: jhat -J-Xmx1024m -port 7000 mems.dat 开Socket端口,以WEB方式分析HEAP dump,也提供了类引用关系

jps: 查看JAVA进程,主要获取 PID

jvisualvm: jconsole升级版,提供了更加人性化的图示



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