筆記

1. JVM啟動流程
   啟動過程如下圖所示：

   
   
   bootup.png
   
   

   注釋：

   • jvm.cfg的用途：Controls the JVMs which may be picked with startup flags when invoking java or javac。
     當(dāng)前系統(tǒng)的默認(rèn)配置是：

   ```bash
       # List of JVMs that can be used as an option to java, javac, etc.
       # Order is important -- first in this list is the default JVM.
       # NOTE that this both this file and its format are UNSUPPORTED and
       # WILL GO AWAY in a future release.
       #
       # You may also select a JVM in an arbitrary location with the
       # "-XXaltjvm=<jvm_dir>" option, but that too is unsupported
       # and may not be available in a future release.
       #
       -server KNOWN
       -client IGNORE
   ```
   

   • JVM.dll
     在linux上是libjvm.so，路徑：/usr/lib/jvm/java-8-oracle/jre/lib/amd64/server/libjvm.so。并且沒有client目錄，表面在linux都是server模式。

2. JVM基本結(jié)構(gòu)
   總的結(jié)構(gòu)示意圖如下所示：
   

   structure.png
   
   說明：
   • PC寄存器
     每個線程擁有一個，指向下一條指令的地址，執(zhí)行native方法的時值為undefined。
     這表明線程是執(zhí)行指令和CPU調(diào)度的基本單位。再復(fù)雜的系統(tǒng)，也是從main線程擴展起來的。
   • 方法區(qū)
     JDK7放在Perm區(qū)，JDK8放在MetaSpace區(qū)。
     主要用于存放加載的類信息，包括：
     1. 類型的常量值（JDK8已經(jīng)移到Heap上）。
     2. 類的屬性（字段）和方法信息。
     3. 方法字節(jié)碼。
   • Java堆
     1. 應(yīng)用新建的對像、數(shù)組以及常量等都存放在Java堆上。
     2. Java堆可以被所有線程訪問，是最重要的內(nèi)存共享區(qū)域。
     3. 在分代GC算法下，Java堆是分代的。典型的分代如下圖：
        
        heap_gen.png
   • Java棧
     1. 線程私有。
     2. 存放方法調(diào)用相關(guān)的數(shù)據(jù)，包括參數(shù)、局部變量以及返回值。對象、數(shù)組這些分配在堆上，棧里只保留引用。
     3. 棧上也可以分配對象。
        前提條件：對象很?。◣资産yte）；開啟逃逸分析（-XX:+DoEscapeAnalysis)
        優(yōu)點：對象在不逃逸的情況下，直接分配在棧上，方法調(diào)用結(jié)束對象即回收，不增加堆的負(fù)擔(dān)。
        缺點：要求對象很小，適用場景有限，用處不大，所以這項技術(shù)也沒有流行起來。
        驗證：跑了資料中的代碼，在啟用逃逸分析后，只發(fā)生了很少幾次GC。如果禁用逃逸分析，會發(fā)生大量的GC。

        public class OnStackTest {
     
            public static void alloc(int n) {
                byte[] b = new byte[n];
                b[0] = 1;
            }
     
            public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
                for (int i = 0; i < 500000000; i++) {
                    alloc(2);
                }
            }
        }
     

     開啟逃逸分析：

        dalton@fish ~$ java -Xmx10m -Xms10m -XX:+DoEscapeAnalysis -XX:+PrintGC OnStackTest 
        [GC (Allocation Failure)  2048K->376K(9728K), 0.0012055 secs]
        [GC (Allocation Failure)  2424K->360K(9728K), 0.0018963 secs]
     

     禁用逃逸分析：

        dalton@fish ~$ java -Xmx5m -Xms5m -XX:-DoEscapeAnalysis -XX:+PrintGC OnStackTest 
        [GC (Allocation Failure)  1024K->408K(5632K), 0.0091321 secs]
        [GC (Allocation Failure)  1432K->352K(5632K), 0.0016615 secs]
        [GC (Allocation Failure)  1376K->352K(5632K), 0.0011853 secs]
        [GC (Allocation Failure)  1376K->352K(5632K), 0.0017079 secs]
        [GC (Allocation Failure)  1376K->368K(5632K), 0.0017921 secs]
        [GC (Allocation Failure)  1392K->352K(5632K), 0.0010113 secs]
        [GC (Allocation Failure)  1376K->292K(5632K), 0.0010523 secs]
        [GC (Allocation Failure)  1316K->292K(5632K), 0.0020685 secs]
        [GC (Allocation Failure)  1316K->292K(5632K), 0.0019285 secs]
        [GC (Allocation Failure)  1316K->292K(5632K), 0.0020571 secs]
        [GC (Allocation Failure)  1316K->292K(5632K), 0.0030951 secs]
        [GC (Allocation Failure)  1316K->292K(5632K), 0.0014476 secs]
        [GC (Allocation Failure)  1316K->292K(5632K), 0.0007672 secs]
     

     默認(rèn)會開啟逃逸分析的哦

        dalton@fish ~/a_dev/d_java/perf $ java -Xmx10m -Xms10m -XX:+PrintGC OnStackTest 
        [GC (Allocation Failure)  2048K->392K(9728K), 0.0012030 secs]
        [GC (Allocation Failure)  2440K->384K(9728K), 0.0018770 secs]
     

3. 內(nèi)存模型
   內(nèi)存模型，即我們常說的JMM，描述了內(nèi)存共享變量的讀寫及可見性。要點：

   • 每個線程都有自己的工作內(nèi)存。
   • 共享變量存放在主內(nèi)存中，與各線程的工作內(nèi)存獨立。

   • 線程要讀取或?qū)懭牍蚕碜兞浚髯远家?jīng)過另個步驟。
     讀：read，load。read是從共享內(nèi)存中讀到工作內(nèi)存；load是從工作內(nèi)存中加載到變量。
     寫：store，write。store是從變量保存到工作內(nèi)存；write是從工作內(nèi)存寫到共享內(nèi)存。
     這個過程的示意圖如下：

     
     
     jmm.png
   • 要做到線程間可見（或同步），可以用以下幾種方法：
     1. 用volatile關(guān)鍵字修飾變量。
     2. 用synchronized關(guān)鍵字修飾方法或代碼塊。線程在進入synchronized代碼塊時會從共享內(nèi)存中讀取變量值，離開時會寫入變量值。這就保證了執(zhí)行完synchronized代碼塊后對共享變量的修改是可見的。
     3. 使用常量。

4. 指令重排
   編譯器和執(zhí)行器都會基于一定的優(yōu)化原則對指令進行重排。其結(jié)果是指令的實際執(zhí)行順序不一定是我們代碼中看到的順序。重排是一種重要的優(yōu)化手段，但同時也增加了線程間同步的困難。因重排的條件比較復(fù)雜，我們倒是可以記住不發(fā)生重排的幾種情況：

   • 寫后讀
   • 讀后寫
   • 寫后寫

   編譯器不考慮多線程間的語義。即它不會考慮多線程間的同步。

   指令重排的基本原則：

   • 程序順序原則：一個線程內(nèi)保證語義的串行性
   • volatile規(guī)則：volatile變量的寫，先發(fā)生于讀
   • 鎖規(guī)則：解鎖(unlock)必然發(fā)生在隨后的加鎖(lock)前
   • 傳遞性：A先于B，B先于C 那么A必然先于C
   • 線程的start方法先于它的每一個動作
   • 線程的所有操作先于線程的終結(jié)（Thread.join()）
   • 線程的中斷（interrupt()）先于被中斷線程的代碼
   • 對象的構(gòu)造函數(shù)執(zhí)行結(jié)束先于finalize()方法

5. 編譯與解釋運行的概念
   解釋運行：讀一句執(zhí)行一句字節(jié)碼。
   編譯運行：將字節(jié)碼編譯成機器碼，然后執(zhí)行。

理解與思考