java程序设计案例教程王希军,渣本二面阿里受挫

1 JVM的内存区域布局

  • java代码的执行步骤有三点

    • java源码文件->编译器->字节码文件
    • 字节码文件->JVM->机器码
    • 机器码->系统CPU执行
  • JVM执行的字节码需要用类加载来载入;字节码文件可以来自本地文件,可以在网络上获取,也可以实时生成。就是说你可以跳过写java代码阶段,直接生成字节码交由JVM执行

  • 其中Java虚拟机栈、程序计数器、Heap、本地方法栈、Metaspace属于JVM运行时的内存;按是否线程共享 则可以分两类

  • JAVA堆和MetasSpace元空间属于线程共享的;虚拟机栈和本地方法栈、程序计数器是线程私有的

2 JVM五大数据区域介绍

  • 2.1 程序计数器(Progarm Counter Register)

    • 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。线程有一个独属的程序计数器,字节码解析工作时需要程序计数器来选取下一指令,分支、循环、跳转等依赖它
    • 正在执行java方法线程的计数器记录的是虚拟机字节码指令的地址;如果还是Native方法,则为空
    • 程序计数器内存区域是唯一一个在虚拟机中没有规定任何OutOfMemoryError错误的区域
  • 2.2 虚拟机栈(Virtual Machine Stack)

    • 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)
    • 如果线程请求的栈深度大于虚拟机允许深度,则抛出StackOverflowError;扩展时无法申请到足够内存,则抛出OutOfMemeryError
  • 2.3 本地方法栈(Native Method Stack)

    • 本地方法栈和虚拟机栈作用类似,区别是虚拟机栈为执行Java方法服务,而本地方法栈则为Native方法服务。(HopShot的实现 直接把本地方法栈和虚拟机栈合二为一)
  • 上述3类区域,生命周期与Thread相同,即:线程创建时,相应的内存区创建,线程销毁时,释放相应内存

  • 2.4 堆(Heap)

    • 线程共享的一块内存区域,几乎所有的对象实例在这里分配内存,也是垃圾收集器进行垃圾收集的最重要的内存区域。因此很多时候也叫GC堆
    • 线程私有的分配缓存区(Thread Local Alloaction Buffer)也是在堆划分出来的
    • JDK8的版本,因使用元空间代替永久代,字符串常量池和类的静态变量也放入java堆中
  • 2.5 元空间(MetaSpace)

    • 主要存储类的元数据,比如类的各种描述信息,类名、方法、字段、访问限制等,既编译器编译后的代码等数据
    • 运行时常量池:Class文件中除了有类的版本、字段、方法等描述等信息外;还有一项信息是常量池,用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用,这部分将在类加载后存放到元空间的运行时常量池中
  • 使用元空间代替永久代原因

    • 永久代的大小是在启动时固定好的,很难进行调优;太大则容易导致永久代溢出;太小在运行时,容易抛出OutOfMemeryError
    • 字符串存在永久代中,使用时易出问题,由于永久代内存经常不够用,爆出异常OutOfMemoryError: PermGen
  • CodeCache

    • JVM生成的native code存放的内存空间称之为Code Cache;JIT编译、JNI等都会编译代码到native code,其中JIT生成的native code占用了Code Cache的绝大部分空间
  • 直接内存

    • 它并不是虚拟机运行时数据区的一般分,也不在规范定义。JDK1.4,引入了Channel(通道)与Buffer(缓存区)的I/O方式,它可以使用Native函数分配堆外内存,可通过DirectByteBuffer操作。

3 JVM运行时内存布局和JMM内存模型区别

  • JVM内存区域是指JVM运行时将内存数据分区域存储,强调对内存空间的划分
  • JAVA内存模型是Java语言在多线程并发情况下对于共享变量内存操作的规范:解决变量在多线程的可见性、原子性的问题

言尽于此,完结

无论是一个初级的 coder,高级的程序员,还是顶级的系统架构师,应该都有深刻的领会到设计模式的重要性。

  • 第一,设计模式能让专业人之间交流方便,如下:

程序员A:这里我用了XXX设计模式

程序员B:那我大致了解你程序的设计思路了

  • 第二,易维护

项目经理:今天客户有这样一个需求...

程序员:明白了,这里我使用了XXX设计模式,所以改起来很快

  • 第三,设计模式是编程经验的总结

程序员A:B,你怎么想到要这样去构建你的代码

程序员B:在我学习了XXX设计模式之后,好像自然而然就感觉这样写能避免一些问题

  • 第四,学习设计模式并不是必须的

程序员A:B,你这段代码使用的是XXX设计模式对吗?

程序员B:不好意思,我没有学习过设计模式,但是我的经验告诉我是这样写的

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