JVM读书笔记之第七章

虚拟机类加载机制

概述

虚拟机的类加载机制: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、转换解析和初始化,最终形成可以被虚拟机直接使用的java类型。

在Java语言中,类型的加载、连接和初始化过程都是在程序运行期间完成的,这种策略虽然会令类加载时稍微增加一些开销,但会为java应用程序提供高度的灵活性。

类加载的时机

类加载的生命周期包括加载、验证、准备、解析、初始化、使用和卸载7个阶段。其中验证、准备、解析部分统称为连接。加载、验证、准备、初始化和卸载这5个阶段的顺序是确定的,而解析阶段则不一定:它在某些情况下可以在初始化阶段之后再开始,这是为了支持java语言的运行时绑定(也称动态绑定或晚期绑定)。

虚拟机规范严格规定了有且只有下列5种情况必须立即对类进行“初始化”(加载、验证、准备要在此之前开始):

  1. 遇到new、getstatic、putstatic或invokestatic这4条字节码指令时,如果类没有进行过初始化,则需要先触发其初始化。生成这4条指令的最常见java代码场景是:
    • 使用new关键字实例化对象时候
    • 读取或设置一个类的静态字段(被final修饰、已在编译期把结果放入常量池的静态字段除外)的时候,以及调用一个类的静态方法的时候。
  2. 使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用的时候,如果类没有进行过初始化,则需要先触发其初始化。
  3. 当初始化一个类的时候,如果发现其父类还没有进行过初始化,则需要先触发其父类的初始化。
  4. 当虚拟机启动时,用户需要指定一个要执行的主类(包含main()方法的那个类),虚拟机会先初始化这个主类。
  5. 当使用jdk1.7的动态语言支持时,如果一个java.lang.invoke.MethodHandle实例最后的解析结果(是)REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic的方法句柄,并且这个方法句柄所对应的类没有进行初始化,则需要先触发其初始化。

上述5种场景中的行为称为对一个类的主动引用,除此之外所有引用类的方式都不会触发初始化,称为被动引用。

例子一:通过子类引用父类的静态字段,不会导致子类初始化

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public class SuperClass {
static {
System.out.println("SuperClass init!");
}
public static int value = 123;
}

public class SubClass extends SuperClass {
static {
System.out.println("SubClass init!");
}
}

public class NotInitialization {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(SubClass.value);
}
}

运行结果是:

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SuperClass init!
123

解释:对于静态字段,只有直接定义这个字段的类才会被初始化,因此通过其子类来引用父类中定义的静态字段,只会触发父类的初始化而不会触发子类的初始化,至于是否要触发子类的加载和验证,取决于虚拟机的具体实现。对于Sun HotSpot虚拟机来说,会触发子类的加载。

例子二:通过数组定义来引用类,不会触发此类的初始化

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public class NotInitialization {
public static void main() {
SuperClass[] sca = new SuperClass[10];
}
}

此处引用了上个例子中的SuperClass。运行后发现没有输出SuperClass init!,说明并没有触发SuperClass的初始化阶段。但是这段代码里触发了另外一个名为“[Lorg.xxx.SuperClass]”(xxx为忽略的包名)的类的初始化阶段。对于用户代码来说,这并不是一个合法的类的名称,它是一个由虚拟机自动生成的、直接继承于java.lang.Object的子类,创建动作由字节码指令newarray触发。这个类代表了一个元素类型为SuperClass的一维数组,Java语言中对数组的访问比C/C++相对安全的原因是这个类封装了数组元素的访问方法,而C/C++直接翻译为对数组指针的移动。当检查到发生数组越界时会抛出java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException异常。

例子三:常量在编译阶段会存入调用类的常量池中,本质上并没有直接引用到定义常量的类,因此不会触发定义常量的类的初始化。

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public class ConstClass {
static {
System.out.println("ConstClass init");
}

public static final String A = "hello";
}

public class NotInitialization {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(ConstClass.A);
}
}

运行后,没有输出”ConstClass init”,这是因为虽然在Java源码中引用了ConstClass类中的常量A,但其实在编译阶段通过常量编译优化,已经将此常量的值存储到了NotInitialization类的常量池中,以后该类对常量A的引用,都被传化为NotInitialization类的自身常量池的引用,这两个类在编译成Class之后就不存在联系了。

接口与类的区别:

上述的5种有且仅有需要开始初始化的场景中的第三种,当一个类的初始化时,要去其父类全部都已经初始化了,但是一个接口在初始化时,并不要求其父接口类全部都完成了初始化,只有在真正使用到父接口的时候(如引用接口中定义的常量)才会初始化。

类加载的过程

也就是加载、验证、准备、解析和初始化这5个阶段的具体动作。

加载

加载是类加载过程的一个阶段,在加载阶段,虚拟机需要完成以下3件事情:

  1. 通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流。
  2. 将这个字节流所代表的静态存储结构转行成方法区的运行时数据结构。
  3. 在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象,作为方法区这个类的各种数据访问入口。

一个非数组类的加载阶段,可以通过用户自定义的类加载器去完成,或者通过系统提供的引导类加载器。但数据类就有所不同,数组类本身不通过类加载器创建,它是由java虚拟机直接创建的,但数组类的元素类型最终还是要靠类加载器去加载的,有以下的规则:

  1. 如果数组的组件类型是引用类型,那就递归采用上述的加载过程去加载这个组件类型。
  2. 如果数组的组件类型不是引用类型,java虚拟机将会把数组标记为与引导类加载器关联。
  3. 数组类的可见性与它的组件类型的可见性一致,如果组件类型不是引用类型,那数组类的可见性默认为public。

验证

验证是连接阶段的第一步,目的是为了确保Class文件中的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求,并且不会危害虚拟机自身的安全。从整体上看,验证阶段大致上会完成下面4个阶段的检验动作:

  1. 文件格式验证:验证字节流是否符合Class文件格式的规范,并且能被当前版本的虚拟机处理。

  2. 元数据验证:对字节码描述的信息进行语义分析,以保证其描述的信息符合Java语言规范的要求,验证点包括:这个类是否有父类、这个类是否继承了不允许被继承的类(被final修饰的类)、非抽象类是否实现了其父类或接口中要求实现的所有方法、类中的字段、方法是否与父类产生矛盾(如覆盖了父类的final字段,或者出现不符合规则的方法重载等)。

  3. 字节码验证:是整个验证过程中最复杂的一个阶段,主要目的是通过数据流和控制流分析,确定程序语义是合法的、符合逻辑的。如:保证任意时刻操作数栈的数据类型与指令代码序列都能配合工作、保证跳转指令不会跳转到方法体以外的字节码指令上、保证方法体中的类型转换是有效的。

  4. 符号引用验证:发生在虚拟机将符号引用转化为直接引用的时候,这个转化动作将在连接的第三个阶段——解析阶段中发生。目的是确保解析动作能正常执行。符号引用验证可以看做是的类自身以外(常量池中的各种符号引用)的信息进行匹配性校验。通常校验一下内容:符号引用中通过字符串描述的全限定名是否能找到对应的类、在指定类中是否存在符合方法的字段描述符以及简单名称所描述的方法和字段、符号引用中的类、字段、方法的访问性是否可以被当前类访问。非常重要但非必要的阶段,如果运行的代码可信,则可以通过-Xverify:none参数来关闭大部分的类验证措施,以缩短虚拟机类加载的时间。

准备

JVM读书笔记之第三章

垃圾收集器与内存分配策略

引用计数算法

给对象中添加一个引用计数器,每当一个地方引用它,计数器值加1;当引用失效时,计数器值减1;任何时候计数器值为0的对象就是不可能再被使用的。

python使用的引用计数算法来进行内存管理,但java虚拟机没有使用,主要原因是它很难解决对象之间相互循环引用的问题。

JVM读书笔记之第二章

Java内存区域与内存溢出异常

运行时数据区域

  • 程序计数器:当前线程执行的字节码的行号指示器,线程私有,若线程正在执行的是java方法,则记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址;若是Native本地方法,这个计数器值为空。该内存区域没有规定任何outOfMemoryError(OOM)的区域。
  • Java虚拟机栈:每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧,用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每个方法从调用直至执行完成的过程,对应一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。线程私有。可能抛出StackOverflowError和OOM。
    • 局部变量表:存放了编译期可知的各种基本数据类型(boolean、byte、char、short、int、float、long、double)、对象引用、returnAddress类型。局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配,当进入一个方法时,这个方法需要在帧中分配多大的局部变量空间是完全确定的,在方法运行期间不会改变。
  • 本地方法栈:与虚拟机栈相似,区别是本地方法栈为虚拟机使用的native方法服务。可能抛出StackOverflowError和OOM。
  • 堆:存放对象实例,几乎所有对象实例都在这里分配内存。所有线程共享。在虚拟机启动时创建。JAVA堆是垃圾收集器管理的主要区域。可能会抛出OOM。
  • 方法区:所有线程共享的区域。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(JIT)编译后的代码等数据。该区域的内存回收目标主要是针对常量池的回收和对类型的卸载。可能抛出OOM。
    • 运行时常量池:方法区的一部分。Class文件中除了有类的版本信息、字段、方法、接口等描述信息之外,还有一项信息是常量池,用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用,这部分将在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放。动态性,运行期间也可能将新的常量放入池内,如String的intern()方法。可能抛出OOM。
  • 直接内存:并不是运行时数据区的一部分,JDK1.4新加入了NIO类,引入了一种基于通道channel和缓冲区buffer的io方式,可以使用native函数库直接分配堆外内存,然后通过存储在java堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。(Netty)。可能抛出OOM。

iOS APP 开发初识

  1. 创建项目
  2. 在 storyboard 中构建 UI ,Auto Layout 和 stack view 是重点
  3. IBoutlet 是代码到 UI ,IBAction 是 UI 到代码,比如你想控制一个 button 的按下的动作,那么你需要为 button 定义它的 IBAction ,然后在按钮按下后,可能会触发其他变化,比如你在文本框输入了文本,按下提交,将你输入的文本替换到页面的一个 Label 上,这个时候你就需要去修改 IBoutlet 的变量。
  4. viewDidLoad -> viewWillAppear -> viewDidAppear -> viewWillDisappear -> viewDidDisappear

常用kill命令及用法

当你想要杀掉某个进程 / 服务的时候,你自然而然会想到用kill命令结合ps/grep找出进程id并将其杀之,但很多人也许并不知道kill命令还有很多其他选项,而我们又该怎么去选择。今天这一篇主要是介绍常用的kill命令及其用法。

kill bill

Alfred workflow初步开发指南(二)

有些朋友说,第一期写得有点太不接地气儿了,那么我先在开头讲清楚,这个Alfred Workflow教程到底是干什么的,以及Workflow是什么。
而且我会在接下来的教程中,面向两部分人会有不同的内容:

第一种:普通用户,不需要用到Run Script中的部分功能的(需要自己写代码的),但也不要说对普通用户就没用了,因为你可以直接到文章最后下载我写好的 Workflow! (楼主好人一生平安)

第二种:程序员专用的,比如我现在写的blog就是在本地写好文章,再通过我自己定义的 Workflow 一键上传到服务器的,又或者是你需要启动某些系统服务,跑某些脚本,等等。换句话说就是写 shell 脚本啦~