深入浅出了解JVM

深入理解JVM

最新推荐文章于 2025-10-25 22:37:29 发布

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本文详细介绍了JVM的基本结构，包括PC寄存器、方法区、java堆、java栈的作用及特性，并阐述了java线程的工作内存与主内存之间的交互过程。此外还提供了JVM的常用配置参数以及类装载流程。

JVM的基本结构

了解JVM是每个学java人的必经之路，JVM对于java就像心脏对于人一样,JVM的结构如下图：
JVM的基本结构
1. PC寄存器
每个线程拥有一个PC寄存器，在线程创建时创建，指向的是下一条指令地址，但是在执行本地方法时，PC的值是未定义的。
2. 方法区
保存装载的类的元信息(类型的常量池，字段、方法信息，方法字节码等),被所以的线程共享
3. java堆
和方法区一样，所以的线程都共享java 堆，对分代GC算法来说，堆也是分代的，结构如下：
java堆
4. java栈
java栈为线程私有，由一系列帧组成，帧中保存一个方法的局部变量、操作数栈、常量池指针
注意:小对象在没有逃逸的情况下，可以直接分配在栈上，如果要取消优化可以使用-XX:-DoEscapeAnalysis参数
5. java线程
每一个线程有一个私有工作内存(java栈、本地栈、PC寄存器)，这个工作内存与主内存是独立的，并且工作内存存放主存中变量值的拷贝，工作内存和主存之间可以用下图表示：
thread内存模型
当数据从主存复制到工作内存时，必须经过两个动作：read由主存执行读操作，load由工作内存执行load操作；当数据从工作内存拷贝到主存时，也必须经过两个动作：store由工作内存执行store操作,write主存相应的write操作。
因此对于普通变量，一个线程更新的值，不能马上反应在主存中，可以使用volatile关键字来消除这种情况,但是volatile并不能保证100％的同步,因为指令重排会破坏线程间的有序性，如下面这个例子:

class Test
{
    volatile int a=0;
    boolean flag=false;
    //线程１调用
    public void writer()
    {
        a=1;
        flag=true;
        /*上面两条语句在编译时为了优化，可能发生指令重排，重排后的结果如下
        *flag=true;
        *a=1;
        */
    }
    //线程２调用
    public void reader()
    {
        if(flag)
        {
            int i=a+1;
            ......
        }
    }
}

JVM的配置参数

-verbose:[gc|class|jni]
打开GC日志，显示已加载类的信息，显示有关JNI调用的信息
-XX:+PrintGC、-XX:+PrintGCDetails、-XX:+PrintGCTimeStamps
显示GC的信息
-Xloggc:path
指定GC　log的位置，以文件输出
-XX:PrintHeapAtGC
每次GC后,都打印堆信息
-XX:+TraceClassLoading
监控类的加载，与-verbose:class相同
-XX:+PrintClassHistogram
打印类的信息
-Xmx -Xms
指定最大堆和最小堆
-Xmn　-XX:NewRatio -XX:SurvivorRatio
设置新生代的大小、新生代与老年代的比值、老年代与幸存器的比值
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:+HeapDumpPath　-XX:OnOutOfMemoryError
OOM时导出堆到文件及文件的路径、执行的脚本
-Xss
分配栈的大小

类装载器

class装载流程

加载
装载类的第一个阶段，取得类的二进制流，转为方法区数据结构,在java堆中生成对应的java.lang.Class对象
链接
1. 验证
  验证的目的是保证Class流的格式是正确的，包括文件格式验证(是否以0xCAFEBABE开头、版本号是否合理),元数据验证(是否有父类、是否继承了final类等),字节码验证,符号引用验证
2. 准备
  分配内存，并为类设置初始值(方法区中)
  注意 final static变量在这阶段被直接赋值
3. 解析
  将符号引用替换为直接引用
初始化
1. 执行类的构造器clinit(包括static变量赋值语句、static 语句块)
2. 子类的clinit调用前保证父类的clinit被调用
3. clinit是线程安全的