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10.StringTable
摘要:
Java中的String类具有一些重要的特性。首先,String是不可变的,即一旦创建,其值就不能改变。其次,String实现了Serializable接口,表示支持序列化,这使得字符串可以跨网络或磁盘传输。此外,String还实现了Comparable接口,允许对字符串进行大小比较。在JDK 8及之前的版本中,String内部使用char数组存储数据,但在JDK 9中,存储结构进行了变更,使用了byte数组和编码标志字段。
字符串常量池是Java中用于存储字符串对象的一个特殊区域。使用双引号声明的字符串对象会被直接存储在常量池中,而非使用双引号声明的字符串对象可以通过调用intern()方法将其放入常量池。
字符串拼接操作在Java中有其特殊的处理方式。如果拼接的两边都是字符串常量或常量引用,编译器会进行代码优化,否则,会使用StringBuilder进行拼接并生成新的字符串对象。
intern()方法是一个native方法,用于将字符串对象放入字符串常量池,并在池中查找已存在的相同值的字符串对象。如果池中已存在,则返回该对象的引用;否则,将对象放入池中并返回其引用。
String的垃圾回收和去重操作在Java中是一个重要的优化点。对于重复的字符串对象,JVM可以自动进行去重操作,以减少内存占用。
最后,Java中的字符串拼接操作对性能有重要影响。使用StringBuilder进行拼接通常比直接使用"+"操作符更快,特别是当需要多次拼接时。
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9.执行引擎
很好的概述了JVM和JIT的相关内容,总结如下:
JVM的主要任务是负责装载字节码到其内部,而字节码不能直接运行在操作系统之上,因此需要通过执行引擎将字节码解释为机器语言来运行。执行引擎的工作流程依赖于PC寄存器,通过解释或编译字节码指令来执行。Java代码的执行分为解释执行和编译执行两种模式。为了提高性能,JVM引入了即时编译技术JIT,它可以动态地将频繁执行的代码编译成机器码,以提高执行效率。为了进一步优化性能,JIT编译器还分为C1和C2两种,分别进行简单优化和激进优化。对于服务端应用,有时为了提高启动速度也会使用解释器与JIT编译器并存的模式。解释器真正承担的角色是一个“翻译者”,将字节码内容“翻译”为对应平台的本地机器指令执行。同时,HotSpot VM提供了多种参数供开发人员调整JIT编译器的行为,例如设定编译阈值、选择编译器类型等。另外,随着技术的发展,Graal编译器等新技术的出现为JVM的执行效率带来了更大的提升空间。
对于“热点代码”,即那些被频繁调用的方法或方法体内循环次数较多的循环体,JIT编译器会将其编译为本地机器指令以提高性能。HotSpot VM通过计数器进行热点探测,包括方法调用计数器和回边计数器。前者用于统计方法的调用次数,后者用于统计循环体执行的循环次数。当计数超过一定阈值时,就会触发JIT编译。此外,开发人员还可以通过命令显式指定Java虚拟机在运行时使用哪种即时编译器。
总的来说,JVM的执行引擎和JIT编译器是一个复杂而高效的机制,确保Java程序可以在不同平台上运行,并通过动态编译优化提高性能。随着技术的不断进步,未来的JVM将会更加高效和灵活。
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8.对象实例化及直接内存
摘要:
本文介绍了对象实例化的多种方式,包括使用new关键字、静态方法、Builder/Factory模式、Class的newInstance和Constructor的newInstance等方法。同时,本文也阐述了对象创建的具体步骤,包括类的加载、内存分配、并发问题处理、初始化分配的内存、设置对象头和执行init方法进行初始化等。接着描述了对象内存布局的对象头相关内容,并给出了Customer类的示例。此外,文章还介绍了对象的访问定位方式,包括句柄访问和直接指针访问。最后,简要介绍了直接内存(Direct Memory)的概念、作用及其在Java中的使用方式,并指出了直接内存可能导致的OutOfMemoryError异常以及相关的设置和注意事项。
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7.方法区
总结关于方法区的内容,主要包括以下几点:
1. 方法区是Java虚拟机中的一个内存区域,用于存储已加载的类信息、常量、静态变量等数据。它是独立于堆内存的,但其具体实现方式可能因不同的虚拟机实现而有所不同。
2. 方法区的主要作用是存储编译期的符号引用以及运行时常量池等。运行时常量池是方法区的一部分,用于存储编译期生成的常量以及运行期解析得到的字段和方法引用。运行时常量池具备动态性,可以在运行期间添加新的常量。
3. 方法区的演进细节因不同的Java版本和虚拟机实现而异。例如,在早期的JDK版本中,方法区存储在永久代中,而在JDK 8及以后的版本中,方法区被移到了本地内存的元空间中。这一变化主要是为了解决永久代空间不足的问题。
4. 方法区的垃圾收集主要回收废弃的常量和不再使用的类型。回收废弃常量与回收Java堆中的对象类似,而判断一个类型是否不再被使用则需要满足一定的条件,如类的所有实例都被回收且加载该类的类加载器也被回收等。然而,方法区的垃圾收集效果并不总是令人满意,因为条件的苛刻性可能导致内存泄漏的问题。
5. 方法区的具体实现和内存管理策略取决于虚拟机实现,因此不同虚拟机的行为可能会有所不同。在实际开发中,需要根据具体的场景和需求对方法区进行合理的调优和管理。例如,调整运行时常量池的大小、合理管理字符串常量等。
通过理解方法区的作用、特点、演进细节和垃圾收集机制,可以更好地管理Java虚拟机的内存,提高应用程序的性能和稳定性。
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4.虚拟机栈
关于Java虚拟机栈的内容大致总结如下:
Java虚拟机栈是线程私有的,用于存储基本数据类型、对象引用和字节码指令的操作数。每个方法执行时都会创建一个栈帧,用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接和方法返回地址等。
Java虚拟机栈可能出现两种异常:StackOverflowError和OutOfMemoryError。StackOverflowError发生在栈深度溢出时,这通常是因为递归调用过深导致的。而OutOfMemoryError发生在栈内存分配失败时,可能是因为栈的大小设置得太小。调整栈大小确实有可能减少这两种异常的出现,但不能完全保证不会出现。这是因为虚拟机栈是为每个线程分配的,过大的栈会占用更多的内存空间,可能会导致其他线程没有足够的内存空间,从而引发其他的问题。因此,设置合适的栈大小是非常重要的。垃圾回收不会涉及到虚拟机栈。虚拟机栈中的数据是线程私有的,并且生命周期与线程相同,因此不需要垃圾回收。关于方法的局部变量是否线程安全的问题需要根据具体情况分析。如果局部变量只在方法内部使用,不对外共享或返回,那么它们是线程安全的。但如果这些变量被共享或返回给外部使用,就可能存在线程安全问题。Java运行时数据区包括程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈、方法区和堆等部分。其中程序计数器不会出现Error和GC,虚拟机栈可能会出现Error但不会涉及GC。而堆作为运行时数据区的一部分会发生GC并可能出现OutOfMemoryError。堆内存用于存储对象实例信息,对象信息的存储可能会导致内存不足问题发生GC以及OutOfMemoryError。综上所述,针对你提到的各个问题进行了回答和解释。如果需要更详细和具体的解释或有其他问题,欢迎进一步询问。
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5.本地方法接口和本地方法栈
摘要:
本地方法是Java调用非Java代码的接口,允许Java程序与底层系统或外部库交互。它的实现由非Java语言(如C)提供。本地方法的使用逐渐减少,但在某些与硬件相关的应用中仍然重要。Java虚拟机栈管理Java方法的调用,而本地方法栈则管理本地方法的调用。本地方法具有访问虚拟机内部数据区的权限,并能直接使用本地处理器和内存资源。但并不是所有的JVM都支持本地方法,具体实现取决于JVM产品的设计和目标应用场景。在Hotspoot JVM中,本地方法栈与虚拟机栈合并。
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3.运行时数据区及程序计数器
摘要:
本文主要探讨了Java虚拟机(JVM)的内存布局和运行时的数据区。通过类的加载到执行引擎的使用过程,介绍了JVM内存划分和管理的策略。经典JVM内存布局包括程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈、堆、方法区和运行时常量池等部分。其中,每个线程拥有独立的程序计数器和栈,而堆和方法区则是多个线程共享的。JVM中的程序计数器用于存储指向下一条指令的地址,由执行引擎读取并操作相应的数据。此外,文章还介绍了JVM中的系统线程,包括虚拟机线程、周期任务线程、GC线程等,并简要说明了PC寄存器的作用和为何设定为私有的原因。整体而言,本文旨在解释JVM内存布局和运行时的数据区的概念和作用,以帮助读者更好地理解Java程序的执行过程。
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2.类加载子系统
上述内容主要介绍了Java的内存结构、类加载子系统、运行时数据区、类加载器及其分类、双亲委派机制等概念和工作原理,以及类加载器和自定义类的加载过程和一些相关的安全问题。总结来说,你的文章摘要如下:
本文主要描述了Java虚拟机中的类加载机制。首先介绍了内存结构和类加载子系统的作用,详细阐述了Java运行时数据区的组成部分和类的加载过程。接着详细解释了类加载器及其分类,包括引导类加载器、扩展类加载器和系统类加载器。之后重点介绍了双亲委派机制的工作原理和优势,以及为什么需要使用双亲委派机制来避免类的重复加载和保证程序安全。同时提到了如何判断两个class对象是否相同以及如何引用类加载器。最后,文章还介绍了类的主动使用和被动使用以及相关的Java类使用方式不会导致类初始化的被动使用情况。整体上,文章为读者提供了一个全面且深入的关于Java类加载机制的理解。
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1.JVM与Java体系概述
摘要:
本文主要介绍了Java虚拟机(JVM)的发展历程和各种不同类型的JVM的特点。JVM作为Java程序运行的核心,具有跨平台性、优秀的垃圾回收机制等特点。文章详细描述了基于栈和基于寄存器的指令集架构之间的差异,并列举了不同的JVM,如HotSpot、JRockit、IBM的J9等。同时,文章还介绍了其他厂商的JVM,如Microsoft JVM、Taobao VM和Dalvik VM等。最后,介绍了Graal VM,这是一个在HotSpot VM基础上增强而成的跨语言全栈虚拟机,具有运行多种语言的能力。总的来说,不同厂商的JVM可能存在差异,但Oracle HotSpot VM是目前最主要的默认虚拟机。