深刻JVM内核之 ———— JVM运行机制

JVM启动流程

JVM基本结构

注：其中指令计数器以及其余隐含寄存器就至关于 PC寄存器

PC寄存器

每一个线程拥有一个PC寄存器，在线程建立的时候建立，pc寄存器老是指向下一条指令的地址，这样程序就知道下一步该干什么。在执行本地方法的时候，PC的值就是 undefined
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方法区

保存装载的类信息

• 类型的常量池

• 字段，方法信息

• 方法字节码 一般和永久区(Perm)关联在一块儿

  注：JDK6时，String等常量信息置于方法区，JDK7的时候，已经移动到了堆
   方法区中保存的类信息有可能会改变，好比热加载。可是与应用层面的信息相比来讲是稳定的，因此方法区能够成为永久区，永久区并不表明就永久不变。
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Java堆

• 和程序开发关系密切
• 应用系统中对象都保存在Java堆中
• 全部线程共享Java堆
• 对分代GC来讲，堆也是分代的
• GC的主要工做区间

  

Java栈

• 线程私有
• 栈由一系列帧组成(所以Java栈也叫作帧栈)
• 帧保存一个方法的局部变量、操做数栈、常量池指针

Java栈 – 局部变量 包含参数和局部变量

Java栈 – 操做数栈

Java中没有寄存器，全部参数传递使用操做数栈
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Java栈 – 栈上分配

注 Java栈-栈上分配
 
 小对象(通常几十个bytes)，在没有逃逸的状况下，能够直接分配在栈上，逃逸状况是另外一个线程中也是用到该对象
 
 直接分配在栈上，能够自动回收，减轻GC的压力
 
 大对象或者逃逸的对象没法栈上分配
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Java栈 -栈、堆、方法区交互

内存模型

可见性：一个线程修改了变量，其余线程能够当即知道

保证可见性的方法

• volatile
• synchronized （unlock以前，写变量值回主存）
• final(一旦初始化完成，其余线程就可见)

有序性

• 在本线程内，操做都是有序的
• 在线程外观察，操做都是无序的。（指令重排 或 主内存同步延时）

指令重排

• 线程内串行语义

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

  

  

指令重排的基本原则

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

编译和解释运行的概念

解释运行

• 解释执行以解释方式运行字节码
• 解释执行的意思是：读一句执行一句

编译运行（JIT）

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