Java核心知识详解:JVM+微服务+分布式+设计模式+数据结构与算法

JVM

(1) 基本概念:

JVM 是可运行 Java 代码的假想计算机 ,包括一套字节码指令集、一组寄存器、一个栈、

一个垃圾回收,堆 和 一个存储方法域。JVM 是运行在操作系统之上的,它与硬件没有直接

的交互。

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(2) 运行过程:

我们都知道 Java 源文件,通过编译器,能够生产相应的.Class 文件,也就是字节码文件,

而字节码文件又通过 Java 虚拟机中的解释器,编译成特定机器上的机器码 。

也就是如下:

① Java 源文件—->编译器—->字节码文件

② 字节码文件—->JVM—->机器码

每一种平台的解释器是不同的,但是实现的虚拟机是相同的,这也就是 Java 为什么能够

跨平台的原因了 ,当一个程序从开始运行,这时虚拟机就开始实例化了,多个程序启动就会

存在多个虚拟机实例。程序退出或者关闭,则虚拟机实例消亡,多个虚拟机实例之间数据不

能共享。

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2.1.线程

这里所说的线程指程序执行过程中的一个线程实体。JVM 允许一个应用并发执行多个线程。

Hotspot JVM 中的 Java 线程与原生操作系统线程有直接的映射关系。当线程本地存储、缓

冲区分配、同步对象、栈、程序计数器等准备好以后,就会创建一个操作系统原生线程。

Java 线程结束,原生线程随之被回收。操作系统负责调度所有线程,并把它们分配到任何可

用的 CPU 上。当原生线程初始化完毕,就会调用 Java 线程的 run() 方法。当线程结束时,13/04/2018 Page 21 of 283

会释放原生线程和 Java 线程的所有资源。

Hotspot JVM 后台运行的系统线程主要有下面几个:

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2.2.JVM 内存区域

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JVM 内存区域主要分为线程私有区域【程序计数器、虚拟机栈、本地方法区】、线程共享区

域【JAVA 堆、方法区】、直接内存。

线程私有数据区域生命周期与线程相同, 依赖用户线程的启动/结束 而 创建/销毁(在 Hotspot

VM 内, 每个线程都与操作系统的本地线程直接映射, 因此这部分内存区域的存/否跟随本地线程的

生/死对应)。线程共享区域随虚拟机的启动/关闭而创建/销毁。

直接内存并不是 JVM 运行时数据区的一部分, 但也会被频繁的使用: 在 JDK 1.4 引入的 NIO 提

供了基于 Channel 与 Buffer 的 IO 方式, 它可以使用 Native 函数库直接分配堆外内存, 然后使用

DirectByteBuffer 对象作为这块内存的引用进行操作(详见: Java I/O 扩展), 这样就避免了在 Java

堆和 Native 堆中来回复制数据, 因此在一些场景中可以显著提高性能。

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2.2.1. 程序计数器(线程私有)

一块较小的内存空间, 是当前线程所执行的字节码的行号指示器,每条线程都要有一个独立的

程序计数器,这类内存也称为“线程私有”的内存。

正在执行 java 方法的话,计数器记录的是虚拟机字节码指令的地址(当前指令的地址)。如

果还是 Native 方法,则为空。

这个内存区域是唯一一个在虚拟机中没有规定任何 OutOfMemoryError 情况的区域。

2.2.2. 虚拟机栈(线程私有)

是描述java方法执行的内存模型,每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧(Stack Frame)

用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法从调用直至执行完成

的过程,就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。

栈帧( Frame)是用来存储数据和部分过程结果的数据结构,同时也被用来处理动态链接

(Dynamic Linking)、 方法返回值和异常分派( Dispatch Exception)。栈帧随着方法调用而创13/04/2018 Page 23 of 283

建,随着方法结束而销毁——无论方法是正常完成还是异常完成(抛出了在方法内未被捕获的异

常)都算作方法结束。

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Spring原理

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微服务

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