JVM知识点总结

Q:Java一次编译处处运行如何实现的

Java源码首先被编译成字节码(可以用javap指令查看字节码文件),再由不同平台的JVM进行解析,Java语言在不同的平台上运行时不需要进行重新编译,Java虚拟机在执行字节码的时候,把字节码转换成具体平台上的机器指令。
为什么这么做呢?
如果直接编译成字节码,每次执行都需要检查各种语法语义。
同时保证了兼容性,将别的语言解析成字节码。

Q:JVM如何加载class文件,JVM组成

JAM通过Class Loader将符合格式要求的class字节码文件加载到内存中,字节码文件中不同的类别的数据存储在内存不同的位置上。然后通过解释器对命令进行解析,并提交给操作系统去执行。
在这里插入图片描述
Class Loader:依据特定格式,加载class文件到内存
Execution Engine:对命令进行解析
Native Interface:融合不同开发语言的原生库为Java所用
Runtime Data Area: JVM内存空间结构模型

Q:Java反射

在运行状态中,对于任意一个类,都能够获取到这个类的所有属性和方法,对于任意一个对象,都能够调用它的任意一个方法和属性(包括私有的方法和属性),这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能就称为java语言的反射机制。通俗点讲,通过反射,该类对我们来说是完全透明的,想要获取任何东西都可以。

想要使用反射机制,就必须要先获取到该类的字节码文件对象(.class),通过字节码文件对象,就能够通过该类中的方法获取到我们想要的所有信息(方法,属性,类名,父类名,实现的所有接口等等),每一个类对应着一个字节码文件也就对应着一个Class类型的对象,也就是字节码文件对象。

1. 获取字节码对象有3种方式:

		//第一种,forName()
        Class clazz = Class.forName("swap.Test");
        //第二种,class属性
        Class clazz2 = Test.class;
        //第三种,getClass()
        Test t = new Test();
        Class clazz3 = t.getClass();

2. 通过反射创建对象:

		//第一种,newInstance()
        Test test = (Test)clazz.newInstance();
        //第二种,通过默认或者指定的构造方法获取对象
        Constructor<Test> constructor = clazz.getDeclaredConstructor();
        Test test2 = constructor.newInstance();

3. 通过反射获取方法:

		//通过clazz的getDeclaredMethod获取到公有和私有方法,但是不能获取继承或实现接口的方法
        Method m1 = clazz.getDeclaredMethod("privateMethod",String.class);
        //私有方法设置true
        m1.setAccessible(true);
        m1.invoke(test,"Bob");
        //可以获取共有方法,继承或实现接口的方法,但是不能获取私有方法
        Method m2 = clazz.getMethod("publicMethod", String.class);
        m2.invoke(test,"Mike");

4. 通过反射获取属性:

		Field name = clazz.getDeclaredField("name");
        name.setAccessible(true);
        name.set(test,"Alice");
        //或者声明Field[]获取多个属性
<think>嗯,用户要我详细总结JVM相关的知识点,看来是遇到了面试准备或者深度学习的场景。作为Java核心,JVM确实是必须要掌握的。好的,准备详细阐述JVM的组成结构、核心机制和调优要点。需要覆盖五个核心模块:内存模型(重点堆栈)、加载机制、垃圾回收(重要参数)、执行引擎、工具链。准备在堆内存部分详细展开GC算法和分代概念,这是面试高频点。考虑到用户可能需要实践指导,准备补充VisualVM和Arthas的实际使用建议。最后要留四个进阶问题引导深度思考,特别是Metaspace和G1回收器这类热点。不过得控制篇幅,核心概念解释要精准,比如在解释栈帧时准备附带局部变量表的字节码示例,这样更直观。安全点的概念可以放在执行引擎里简单提及。感觉需要强调下实际调优中的误区,比如很多人容易忽略的堆外内存问题。最后的相关问题准备设计成阶梯式的,从内存管理到新版本特性都有覆盖,这样能帮助用户系统梳理知识脉络。</think> 以下是JVM核心知识点的详细总结及解释: --- ### **一、JVM核心结构** 1. **类加载器(ClassLoader)** - **过程**:加载 → 链接(验证→准备→解析)→ 初始化 - **双亲委派机制**:子加载器委托父加载器加载,避免重复加载(`Bootstrap→Extension→Application→Custom`) - **破坏场景**:SPI(如JDBC使用线程上下文加载器) 2. **运行时数据区(Runtime Data Areas)** ```java public class JVMMemoryModel { private static final int CONST = 1; // 方法区(元空间) private int instanceVar = 2; // 堆 public void method() { int localVar = 3; // 虚拟机栈栈帧 Object obj = new Object(); // 对象在堆,引用在栈 } } ``` - **堆**:所有对象实例(GC主区域),分代模型:**新生代(Eden+S0+S1) + 老年代** - **方法区**:存储类信息、常量、静态变量(JDK8后由**Metaspace**替代永久代) - **虚拟机栈**:线程私有,存储**栈帧**(局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口) - **本地方法栈**:Native方法调用 - **程序计数器**:当前线程执行的字节码行号指示器 --- ### **二、垃圾回收(GC)** 1. **回收算法** | 算法 | 原理 | 场景 | |---|---|--| | 标记清除 | 标记→清除碎片 | 老年代CMS | | 复制 | Eden→Survivor复制 | 新生代(默认比例 8:1:1) | | 标记整理 | 标记→移动整理 | 老年代Serial/CMS后备方案 | 2. **GC分类** - **Minor GC**:清理新生代(频繁、停顿短) - **Full GC**:清理整个堆(停顿长,触发条件:老年代满、MetaSpace不足、System.gc()等) 3. **常用收集器** - **Serial**:单线程新生代复制算法 - **ParNew**:多线程版Serial - **CMS**:标记清除,追求低停顿(4阶段:初始标记→并发标记→重新标记→并发清除) - **G1**:分Region收集,预测停顿时间(JDK9默认) - **ZGC**:<10ms停顿(JDK15生产可用) --- ### **三、执行引擎** 1. **解释执行**:逐行翻译字节码 2. **即时编译(JIT)** - **C1编译器**:简单优化,快速编译(Client模式) - **C2编译器**:激进优化(Server模式,内联/逃逸分析等) - **分层编译**:JDK7后默认(0解释→1C1→2C2) 3. **逃逸分析示例** ```java // JIT优化:对象未逃逸时可栈上分配 public void escapeTest() { Object localObj = new Object(); // 可能被优化为栈上分配 } ``` --- ### **四、性能监控工具** | 工具 | 用途 | |---|---| | jps | 查看Java进程 | | jstat | 监控GC统计(`jstat -gcutil [pid]`) | | jmap | 堆转储(`jmap -dump:format=b,file=heap.bin [pid]`) | | VisualVM | 图形化分析内存/线程/GC | | Arthas | 线上诊断(热更新/方法调用追踪) | --- ### **五、调优实践** 1. **参数示例** ```bash -Xms4g -Xmx4g # 堆大小(避免动态扩容) -XX:MaxMetaspaceSize=256m # 元空间上限 -XX:+UseG1GC # 使用G1收集器 -XX:MaxGCPauseMillis=200 # 目标停顿时间 ``` 2. **常见问题方向** - **频繁Full GC**:检查内存泄露(jmap + MAT分析) - **高CPU占用**:jstack查线程阻塞(死锁/循环等待) - **Metaspace溢出**:检查动态代理生成类(如CGLIB) ---
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