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java运行时数据区域和类结构详解

2021-10-29 11:25xiaoluo5238 Java教程

这篇文章主要介绍了java运行时数据区域和类结构,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助。如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教

java运行时数据区域

java运行时数据区可以分为:方法区、虚拟机栈、本地方法栈、堆和程序计数器

线程私有:虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器

线程共享:方法区、堆

程序计数器

一块较小的内存空间,当前线程所执行字节码的行号指示器,它是程序控制流的指示器,分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖这个计数器来完成。

每条线程都拥有一个独立的程序计数器。

java虚拟机栈

线程私有的,它的生命周期与线程相同。

每个方法被执行时,java虚拟机都会创建一个栈帧,用于存储 局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息

动态链接:符号在运行中转化为直接引用的过程,就是动态连接(预支对应的静态连接,是指类加载阶段将静态的符号引用转成)。

本地方法栈

作用于java虚拟机栈类似,不过作用的是本地的native 方法。

java堆

线程共享的一块内存区域,用来存放对象实例。“几乎”所有的对象都分配在堆中。

由于及时编译,特别是逃逸分析技术日益请打,对象也不一定分配在堆中(可能栈上分配标量替换)。

java堆中可以划分出多个线程私有的分配缓冲区(tlab)来提高对象分配效率,这个tlab只保证该线程才能在此分配,但是所有线程都是可以进行访问的。

方法区

线程共享,存放虚拟机加载的类型信息常量静态变量即时编辑器编译后的代码缓存等数据。

方法区的运行时常量池:存放 类加载器中加载class文件中的常量池表。

java对象内存分配

字节码new 指令 -> 检查常量池 ->类加载器(加载、连接(检查、准备、解析)、初始化)

检查后,就要为新生对象进行内存分配了。分配策略:

java运行时数据区域和类结构详解

逃逸分析

分析对象的作用域是否在本方法中,如果只有在本方法中,那么他可以栈上分配,逃逸分析jdk7以后是默认开启的。

new 的对象不一定在堆中,他可能在栈上分配和标量替换

栈上分配:jvm调优方式之一,方法的对象如果不逃逸在外,那么它可以分配在栈上,他的生命周期与方法调用一致,减小gc的压力。

标量替换:如果对象不存在逃逸,jvm可能不会创建该对象,而是将该对象变量分解成若干个成员变量所替换,这样就可以在栈帧或寄存器上分配(不用连续的空间),jdk7默认开启。标量替换优先于栈上分配。

tlab:线程本地分配缓存区(也是堆中)

eden中分配内存时,如果多个线程都同时分配内存,会造成指针碰撞情况,为了提高对象分配效率,使用tlab。

线程初始化时,会申请一点指定大小的内存,只提供当前线程进行内存分配,这样每个线程都单独拥有一个空间。

tlab是虚拟机在堆内存的eden划分出来的一块专用空间。

tlab没有没有足够空间来满足操作时,需要向当前线程重新申请新的tlab

java运行时数据区域和类结构详解

java类文件结构

class 字节码的文件结构,严格按照顺序记性解析

类型 名称 备注
u4 magic 魔数,识别class文件格式,值为:0xcafebabe
u2 minor_version 副版本号
u2 major_version 主版本号,45-?,jdk13为57,jdk8为52
u2 constant_pool_count 常量池计算器
cp_info constant_pool 常量池,class资源库
u2 access_flags 访问标志,public、final等9个标志。有16个标志位,每一位标识一种访问标志。
u2 this_flags 类索引,常量池中的索引值
u2 super_class 父类索引,常量池中的索引值
u2 interfaces_count 接口计数器
u2 interfaces 接口索引集合,常量池中的索引值
u2 fields_count 字段个数
field_info fields 字段集合, 字段标志(public、static等)、字段名常量索引、描述常量索引(类型)
u2 methods_count 方法计数器
method_info methods 方法集合,和字段集合差不多,方法标志、方法名索引、方法描述索引(返回类型、方法参数列表)
u2 attributes_count 附加属性计数器
attribute_info attributes 附加属性集合

常量池

常量池分为:字面量符号引用

字面量:文本字符串、final常量值等

符号引用:

  • 类、接口全限定名
  • 字段、方法的名称和描述符
  • 方法句柄和类型
  • 动态调用点和动态常量

常量池项目类型:

java运行时数据区域和类结构详解

属性表

class 文件、字段表、方法表都可以携带自己的属性表集合,描述某些场景专有的信息

java运行时数据区域和类结构详解

属性(部分)有:

java运行时数据区域和类结构详解

比如code属性,

java运行时数据区域和类结构详解

类加载机制

类加载过程:

加载 -> 链接 (验证、准备、解析) -> 初始化

加载:用类加载器加载字节码

验证:验证字节码的合法性(满足约束条件)

准备:被加载类的静态字段分配内存

解析:符号引用解析成实际引用。

初始化:初始化常量、静态类

类加载器:

启动类加载器:加载最基础的最重要的类,如jre的lib下的jar包中的类

扩展类加载器:他的弗雷是启动类加载器,主要加载相对次要但又通用的类,如jre的lib/ext下的jar的类

应用类加载器:他的父类是扩展类加载器,负责加载应用程序路径下的类。(指虚拟机参数 -cp/-classpath、系统变量 java.class.path或环境变量 classpath 所指定的路径)

同一字节流经过不同类加载器加载,也会得到两个不同的类。

双亲委派模式:让父加载器尽量加载

双亲委派模式的破坏:

1)如果上层类加载器加载的类 加载 下层的类加载器加载的类

java引入了上下文类加载器,可以打通弗雷加载器去请求子类加载器加载的行为。如jndi调用服务代码的时候。

2)osgi热部署,使用网状的类加载模式。

以上为个人经验,希望能给大家一个参考,也希望大家多多支持服务器之家。

原文链接:https://blog.csdn.net/xiaoluo5238/article/details/115356329

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