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JVM調優系列:(三)類加載和執行機制

類加載機制

JVM的類加載是通過ClassLoader及其子類來完成的,類的層次關系和加載順序可以由下圖來描述:

JVM調優系列:(三)類加載和執行機制

每個ClassLoader加載Class的過程是:

1.檢測此Class是否載入過(即在cache中是否有此Class),如果有到8,如果沒有到2

2.如果parent classloader不存在(沒有parent,那parent一定是bootstrap),到4

3.請求parent classloader載入,如果成功到8,不成功到5

4.請求jvm從bootstrap classloader中載入,如果成功到8

5.尋找Class檔案(從與此classloader相關的類路徑中尋找)。如果找不到則到7.

6.從檔案中載入Class,到8.

7.抛出ClassNotFoundException.

8.傳回Class.

 類執行機制

JVM的指令是從操作數棧中取得操作數,是基于棧的體系結構來執行class位元組碼的。線程建立後,都會産生程式計數器(PC)和棧(Stack),程式計數器存放下一條要執行的指令在方法内的偏移量,棧中存放一個個棧幀,每個棧幀對應着每個方法的每次調用,而棧幀又是有局部變量區,操作數棧和幀資料區組成,局部變量區用于存放方法中的局部變量和參數,操作數棧中用于存放方法執行過程中産生的中間結果。局部變量區和操作數棧的大小,編譯器在編譯時就确定了存放在class檔案中.而幀資料區大小依賴于具體實作,這些資訊用來支援常量池解析,正常方法傳回以及異常派發機制.

JVM調優系列:(三)類加載和執行機制

32位HotSpot上要求64位/8位元組對齊,HotSpot在C++代碼中用instanceOopDesc類來表示Java對象,而該類繼承oopDesc,oopDesc儲存了java class的中繼資料資訊,而Klass儲存了java class的實際資料。klass就是用于描述GC堆上的對象的對針;如果一個對象的大小、域的個數與類型等資訊不固定的話,它就需要特定的klass對象來描述。

instanceOopDesc用于表示Java對象,instanceKlass用于描述它,HotSpot并不把instanceKlass暴露給Java,而會另外建立對應的java.lang.Class對象,兩者之間互相持有引用,如果自身卻又有些不固定的資訊需要被描述,因而又有instanceKlassKlass,如此下去會沒完沒了,是以有個klassKlass作為這個描述鍊上的終結符。

通過直接指針通路對象,klass的關系圖:

JVM調優系列:(三)類加載和執行機制

在java中的引用主要有四種:

Strong reference:

強引用是JAVA中預設采用的一種方式,它會盡可能長時間的存活于 JVM 内,當沒有任何對象指向它時 GC 執行後将會被回收。

Soft reference:

軟引用的對象在GC的時候不會被回收,隻有當記憶體不夠用的時候才會真正的回收,是以軟引用适合緩存的場合,這樣使得緩存中的對象可以盡量的再記憶體中待長久一點。

軟引用可以和一個引用隊列(ReferenceQueue)聯合使用,如果軟引用所引用的對象被垃圾回收,Java 虛拟機就會把這個軟引用加入到與之關聯的引用隊列中.

Weak reference:

弱引用有利于對象更快的被回收,在垃圾回收器線程掃描它所管轄的記憶體區域的過程中,一旦發現了隻具有弱引用的對象,不管目前記憶體空間足夠與否,都會回收它的記憶體。

Phantom reference:      

一個對象僅持有虛引用,那麼它就和沒有任何引用一樣。虛引用主要用來跟蹤對象被垃圾回收的活動,當垃 圾回收器準備回收一個對象時,如果發現它還有虛引用,就會在回收對象的記憶體之前,把這個虛引用加入到與之關聯的引用隊列中。構造 PhantomReference 時的第二個參數 ReferenceQueue(WeakReference & SoftReference 也可以有這個參數),PhantomReference 唯一的用處就是跟蹤 referent 何時被 enqueue 到 ReferenceQueue 中.

可複活

當程式不再有任何引用變量引用Sample對象時,它就進入可複活狀态, 垃圾回收器會準備釋放它占用的記憶體,在釋放之前,會調用它及其他處于可複活狀态的對象的finalize()方法。

影子可觸及

已經被斷定不會被任何終結方法複活(終結方法已經被運作過了),并且影子引用對象觸及。一旦某個被影子引用的對象變成影子可觸及狀态,垃圾收集器立即把該引用對象加入隊列,由程式明确地清除。

不可觸及

當對象處于不可觸及狀态時,垃圾回收器才會真正回收它們的記憶體。