基礎(chǔ)了解
Java 程序的執(zhí)行過程：Java 源代碼文件（.Java文件）-> Java Compiler（Java編譯器）->Java 字節(jié)碼文件（.class文件）->類加載器（Class Loader）->Runtime Data Area（運行時數(shù)據(jù)）-> Execution Engine（執(zhí)行引擎）
各種基本類型:boolean、byte、char、short、int、float、long、double;
對象引用:reference類型 不等于對象本身,可能是對象的句柄也可能對象的引用指針
局部變量默認沒有初始值,不賦值是不可以使用的。和類變量(默認是有的)不一樣;
額外了解:插入式注解處理器:需要繼承AbstractProcessor;
內(nèi)存管理機制
本地方法棧和虛擬機棧有的虛擬機是不分的;
jvm各個區(qū)域的概要
對象訪問定位
句柄優(yōu)勢:reference本身不需要修改,只會改變句柄中的實例數(shù)據(jù)指針
直接指針訪問優(yōu)勢:最大好處速度快。節(jié)省了一次指針定位的開銷;
HotSpot采用此方式
對象的布局
3個區(qū)域:對象頭(Header)、實例數(shù)據(jù)(Instance Data)和對齊填充(Padding)
header:(官方稱 Mark Word)運行時數(shù)據(jù),入哈希碼(HashCode)、GC分代年齡 鎖狀態(tài)標識
Instance Data:類型指針,既對象只想他的類元數(shù)據(jù)的指針;
Padding:因為對象的大小必須是8字節(jié)的整數(shù)倍。如果數(shù)據(jù)沒有對齊。需要Padding來補全
垃圾收集器與內(nèi)存分配策略
主要思考的問題:
標記-那些內(nèi)存(那些死,那些活著)需要回收?
什么時候回收?
如何回收?
標記概要
標記算法
1)引用計數(shù)法(不能用):每當(dāng)一個地方引用它時,計數(shù)器+1,引用失效時,計數(shù)器-1,任何時刻計數(shù)器為0的對象就是不可能在被使用
java沒有用 最主要的原因很難解決對象之間互相循環(huán)引用的問題;
**> public class ReferenceCountingGC {
public Object instance=null; public static void main(String[] args) { ReferenceCountingGC objA= new ReferenceCountingGC(); ReferenceCountingGC objB= new ReferenceCountingGC(); objA.instance=objB; objB.instance=objA; objA=null; objB=null; }}**
2)可達性分析算法:
Java 語言中,可作為GC Roots的對象包括下面幾種;
虛擬機棧中(棧幀中的本地變量表)的引用對象
方法區(qū)中類靜態(tài)屬性引用對象
方法區(qū)中類常量引用對象
本地方法棧JNI引用的對象
四種引用
引用分為四種 強,軟,弱,虛四種 強度依次減弱
強引用:類似Object obj=new Object() 這類引用,只要強引用還在,垃圾收集器就永遠不會回收被引用的對象;
軟引用:用來描述一些還有用但并未必須的對象。內(nèi)存溢出異常之前,會把這些對象列入回收范圍之內(nèi)進行二次回收。如果回收后還沒有足夠的內(nèi)存這回OOM;
弱引用:用來描述非必須的對象。若引用關(guān)聯(lián)的對象只能活到下一次垃圾回收之前;
虛引用:唯一目的對象被回收時收到一個系統(tǒng)通知
不可達對象的最后歷程
總結(jié):finalize()方法不執(zhí)行或者只能執(zhí)行一次
不可達對象,也并非”非死不可” 這時候是在緩刑階段。要真正宣告死亡,至少要經(jīng)理兩次標記過程。
如果對象進行可達性分析后發(fā)現(xiàn)沒有GC Roots相關(guān)聯(lián)的引用鏈,會被第一次標記并且進行一次篩選,篩選條件是此對象是否有必要執(zhí)行finalize()方法。
對象沒有覆蓋finalize方法(逃脫命運的最后機會),或者finalize()方法被虛擬機掉用過(只能執(zhí)行一次),虛擬機將這兩種情況都視為”沒有必要執(zhí)行”
如果被判定有必要執(zhí)行,那么對象會放置叫一個F-Queue的隊列之中,并且稍后虛擬機自動建立Finalize線程去執(zhí)行它既finalize方法
但并不承諾會等待他運行結(jié)束,怕死循環(huán)或者運行緩慢。finalize方法是逃脫命運的最后機會,如果沒有逃脫就真的被回收了;
垃圾收集算法
標記-清除算法(基礎(chǔ)算法,剩下的都是基于它的不足而進行改進的)
標記:標記所有需要回收的對象
清除:統(tǒng)一回收所有被標記的對象
不足1:效率問題,標記和清除效率都不高;
不足2:空間問題,產(chǎn)生大量的不連續(xù)的內(nèi)存碎片
復(fù)制(Copying)算法
內(nèi)存容量劃分兩個大小相等的兩塊,每次使用其中的一塊。這塊用完了復(fù)制存活的對象到另一塊,在把這塊清理掉
不足:代價太高 把內(nèi)存縮小為原來的一半;
現(xiàn)代的商用虛擬街都采用這種算法來回收新生代;因為新生代都是 朝生暮死 所以不需要1:1來劃分
而將內(nèi)存分為一塊較大的Eden 和兩個較小的Survivor 默認大小比;8:1, 每次新生代中可用的內(nèi)存空間是整個新生代容量的90=(Eden+Survivor),
“浪費” 10 因為沒辦法保證回收只有不多于10的存活,Survivor空間不夠需要老年代進行 擔(dān)保;
0
標記-整理(Mark-Compact)算法(老年代常用)
標記和以前一樣,后續(xù)步驟不是直接回收,而是存活對象向一端移動,然后清理邊界以外的內(nèi)存;
分代收集算法
根據(jù)對象存活周期將內(nèi)存劃分不同的幾塊。一般堆分為 新生代 和老年代。這樣根據(jù)年代的特點采用最適當(dāng)?shù)氖占惴?/P>
新生代:少量存活 選擇復(fù)制算法
老年代:存活率高,沒有額外空間擔(dān)保,必須使用 標記清理 或者標記整理;
GC會產(chǎn)生停頓(Sun也叫它 “Stop The World”),OoMap 存放著GC Roots,不是每條指令都生成一個。
不是任何時都能停下來進行 GC ,只有在 “特定的位置” 才可以GC 這個位置也叫安全點(Safepoint)
安全點的選定基本上是以程序”是否具有讓程序長時間執(zhí)行的特征”為標準選定的
關(guān)于安全點另一個需要考慮的就是如何在GC發(fā)生的時讓所有線程都”跑”到最近的安全點上在停下來;有兩種方案
搶先式中斷(Preemptive Suspension)(現(xiàn)在幾乎都這種方案):不需要線程的執(zhí)行代碼主動配合,GC發(fā)生時候先把線程全部中斷,如果有線程不在安全點,就回復(fù)線程讓它跑到安全點。
主動式中斷(Voluntary Suspension):當(dāng)GC需要中斷線程的時候,不對線程造作,僅僅簡單地設(shè)置一個標志位,各個線程執(zhí)行的時候主動去輪詢這個標志位,發(fā)現(xiàn)中斷標志位真就掛起,輪詢標志的地方安全點重合。
而對于不執(zhí)行的線程,任何時間都是安全的也稱為安全區(qū);
垃圾收集器
7種垃圾收集器的介紹
G1收集器因為沒有商用的就不寫了;
Serial:單線程收集器，在進行垃圾收集時，必須要暫停其他所有的工作線程，直到它收集結(jié)束。
需要STW（Stop The World），停頓時間長。
簡單高效，對于單個CPU環(huán)境而言，Serial收集器由于沒有線程交互開銷，可以獲取最高的單線程收集效率。
ParNew:是Serial的多線程版本，除了使用多線程進行垃圾收集外，其他行為與Serial完全一樣
Tips：1.Server模式下虛擬機的首選新生收集器，與CMS進行搭配使用。
Parallel Scavenge:目標是達到一個可控制的吞吐量，吞吐量 = 運行用戶代碼時間 / (運行用戶代碼時間 + 垃圾收集時間)，高吞吐量可以高效率地利用CPU時間，盡快完成程序的運算任務(wù)，主要適合在后臺運算而不需要太多交互的任務(wù)，并且虛擬機會根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)的運行情況收集性能監(jiān)控信息，動態(tài)調(diào)整這些參數(shù)以提供最合適的停頓時間或者最大的吞吐量，這種調(diào)節(jié)方式稱為GC自適應(yīng)調(diào)節(jié)策略。
Serial Old:老年代的單線程收集器，使用標記 - 整理算法，
Parallel Old:老年代的多線程收集器，使用標記 - 整理算法，吞吐量優(yōu)先，適合于Parallel Scavenge搭配使用
CMS（Conrrurent Mark Sweep）收集器是以獲取最短回收停頓時間為目標的收集器。使用標記 - 清除算法，收集過程分為如下四步：
初始標記，標記GCRoots能直接關(guān)聯(lián)到的對象，時間很短。
并發(fā)標記，進行GCRoots Tracing（可達性分析）過程，時間很長。
重新標記，修正并發(fā)標記期間因用戶程序繼續(xù)運作而導(dǎo)致標記產(chǎn)生變動的那一部分對象的標記記錄，時間較長。
并發(fā)清除，回收內(nèi)存空間，時間很長。
其中，并發(fā)標記與并發(fā)清除兩個階段耗時最長，但是可以與用戶線程并發(fā)執(zhí)行
Tips：1. 對CPU資源非常敏感，可能會導(dǎo)致應(yīng)用程序變慢，吞吐率下降。
無法處理浮動垃圾，因為在并發(fā)清理階段用戶線程還在運行，自然就會產(chǎn)生新的垃圾，而在此次收集中無法收集他們，只能留到下次收集，這部分垃圾為浮動垃圾，同時，由于用戶線程并發(fā)執(zhí)行，所以需要預(yù)留一部分老年代空間提供并發(fā)收集時程序運行使用。
由于采用的標記 - 清除算法，會產(chǎn)生大量的內(nèi)存碎片，不利于大對象的分配，可能會提前觸發(fā)一次Full GC。虛擬機提供了-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection參數(shù)來進行碎片的合并整理過程，這樣會使得停頓時間變長，虛擬機還提供了一個參數(shù)配置，-XX:+CMSFullGCsBeforeCompaction，用于設(shè)置執(zhí)行多少次不壓縮的Full GC后，接著來一次帶壓縮的GC。
理解一下GC日志
1
[GC (System.gc()) [PSYoungGen: 6270K->584K(9216K)] 11390K->5712K(19456K), 0.0011969 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
[GC (System.gc())]與[Full GC (System.gc())]，說明垃圾收集的停頓類型，不是區(qū)分新生代GC和老年代GC的，如果有Full，則表示此次GC發(fā)生了Stop The World。
PSYoungGen: 6270K->584K(9216K)，表示，新生代：該內(nèi)存區(qū)域GC前已使用容量 -> 該內(nèi)存區(qū)域GC后已使用容量（該內(nèi)存區(qū)域總?cè)萘浚?BR style='MAX-WIDTH: 100%; FONT-FAMILY: -apple-system, "Helvetica Neue", Helvetica, Arial, "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "WenQuanYi Micro Hei", "Microsoft Yahei", sans-serif; PADDING-BOTTOM: 0px; PADDING-TOP: 0px; PADDING-LEFT: 0px; MARGIN: 0px; PADDING-RIGHT: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased'>11390K->5712K(19456K)，表示，GC前Java堆已使用的容量 -> GC后Java堆已使用的容量（Java堆總?cè)萘浚?BR style='MAX-WIDTH: 100%; FONT-FAMILY: -apple-system, "Helvetica Neue", Helvetica, Arial, "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "WenQuanYi Micro Hei", "Microsoft Yahei", sans-serif; PADDING-BOTTOM: 0px; PADDING-TOP: 0px; PADDING-LEFT: 0px; MARGIN: 0px; PADDING-RIGHT: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased'>0.0011969 secs，表示GC所占用的時間，單位為秒。
[Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]，表示GC的更具體的時間，user代表用戶態(tài)消耗的CPU時間，sys代表內(nèi)核態(tài)消耗的CPU時間，real代表操作從開始到結(jié)束所經(jīng)過的墻鐘時間。CPU時間與墻鐘時間的區(qū)別是，墻鐘時間包括各種非運算的等待耗時，如等待磁盤IO，等待線程阻塞，CPU時間則不包含這些耗時。當(dāng)系統(tǒng)有多CPU或者多核時，多線程操作會疊加這些CPU時間，所以讀者看到user或者sys時間超過real時間也是很正常的
GC類型
Minor GC:指發(fā)生在新生代的垃圾收集動作，非常頻繁，速度較快。
Major GC:指發(fā)生在老年代的GC，出現(xiàn)Major GC，經(jīng)常會伴隨一次Minor GC，同時Minor GC也會引起Major GC，一般在GC日志中統(tǒng)稱為GC，不頻繁。
Full GC:指發(fā)生在老年代和新生代的GC，速度很慢，需要Stop The World。
大對象直接進入老年代:大對象就是大量連續(xù)內(nèi)存空間的Java對象,典型的就是很長的字符串及數(shù)組。并且內(nèi)存超過虛擬機設(shè)置大對象的值;
長期存活的對象進入老年代:jvm給每個對象定義一個對象年齡計數(shù)器。如果eden出生并經(jīng)過第一次Minor GC后仍然存活并且能被Survivor容納的話,將被移動到Survivor空間并將對象年齡設(shè)為1.對象在Survivor區(qū)每”熬過”一次Minor GC則年齡+1,當(dāng)年齡達到一定程度(默認15歲),下一次將會被晉升老年代。
動態(tài)對象年齡判定:為了更好的適應(yīng)內(nèi)存狀況。如果在Survivor空間中相同年齡的所有對象大小的綜合大于Survivor的一半,那么大于等于這個年齡的將被一起帶入老年代
Tips:研究代碼對象到底怎么回收請看Page:93(深入理解JVM虛擬機第二版)
空間分配擔(dān)保
虛擬機參數(shù)設(shè)置;
代碼的運行參數(shù)設(shè)置為： -Xms20M -Xmx20M -Xmn10M -XX:+PrintGCDetails -XX:SurvivorRatio=8
靜態(tài)分派與動態(tài)分派
靜態(tài)分派
1
Map map=new HashMap();
Map(靜態(tài)類型,外觀類型接口類型(我習(xí)慣叫)):其變化僅在使用時發(fā)生，變量本身的靜態(tài)類型不會改變，并且最終的靜態(tài)類型是在編譯期可知的。
HashMap(實際類型):其變化的結(jié)果在運行期才可確定，編譯器不編譯程序時并不知道一個對象的實際類型是什么。
所有依賴靜態(tài)類型來定位方法執(zhí)行版本的分派動作稱為靜態(tài)分派。
①.靜態(tài)分派典型的應(yīng)用是方法重載，
②.靜態(tài)分派發(fā)生在編譯階段，因此確定靜態(tài)分派的動作實際上不是由虛擬機來執(zhí)行的
③.對于方法參數(shù)的匹配也是根據(jù)變量的靜態(tài)類型來確定，在很多情況下根據(jù)參數(shù)的類型并不能找到唯一的方法調(diào)用，這個時候的處理方式是找到一個最合適的方法。比如：
public class OverLoad {
public static void sayHello(char arg) {
System.out.println("hello char");
}
public static void sayHello(int arg) {
System.out.println("hello int");
}
public static void sayHello(long arg) {
System.out.println("hello long");
}
public static void sayHello(Character arg) {
System.out.println("hello Character");
}
public static void sayHello(Serializable arg) {
System.out.println("hello Serializable");
}
public static void sayHello(Object arg) {
System.out.println("hello object");
}
public static void sayHello(char ...arg) {
System.out.println("hello arg...");
}public static void main(String[] args) { sayHello('a'); }}
從頭注解方法，結(jié)果會按順序輸出。
1、基本類型是重載按char->int->long->float->double->Character->Serializable(因為Character實現(xiàn)了他)順序匹配的。
2、可變參數(shù)的重載優(yōu)先級是最低的。
Tips:如果出現(xiàn)了兩個參數(shù)分, 別為Serializable和Comparable(Character實現(xiàn)這兩個),編譯器無法確定自動轉(zhuǎn)型那種類型。提示類型模糊拒絕編譯;
動態(tài)分派
方法執(zhí)行會找到對應(yīng)的實際類型。
動態(tài)加載
NB之處 不僅僅能實現(xiàn)別人的接口,也能實現(xiàn)自己的接口這樣相當(dāng)于 對象本身了,但是可以卻可以在方法執(zhí)行之前或之后搞事情了
**public class DynamicProxyTest {
interface IHello{
void sayHello();
}
static class Hello implements IHello{
@Override
public void sayHello(){
System.out.println("hello world");
}
}static class DynamicProxy implements InvocationHandler{ Object originalObj; Object bind(Object originalObj){ this.originalObj = originalObj; return Proxy.newProxyInstance(originalObj.getClass().getClassLoader(), originalObj.getClass(), getInterfaces(),this); } @Override public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable { System.out.println("welcome"); return method.invoke(originalObj, args); } } public static void main(String[] args) { /* 設(shè)置此系統(tǒng)屬性,讓JVM生成的Proxy類寫入文件.保存路徑為：com/sun/proxy(如果不存在請生工創(chuàng)建) */ System.getProperties().put("sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles", "true"); IHello hello = (IHello)new DynamicProxy().bind(new Hello()); hello.sayHello(); }}**
System.getProperties().put(“sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles”, “true”)->設(shè)置此系統(tǒng)屬性,讓JVM生成的Proxy類寫入文件.保存路徑為：com/sun/proxy(如果不存在請生工創(chuàng)建)
java逆向工具:為了解決把1.5中編寫的代碼放到1.4 1.3的環(huán)境部署使用的問題。比較出色的Retrotranslator
Java魔法糖
泛型與擦除
編譯后的字節(jié)碼文件中替換為原生類型,并且在相應(yīng)的位置插入強制轉(zhuǎn)換;
所以泛型遇到重載,不會執(zhí)行編譯;例如參數(shù)List和List編譯后的文件是一樣的所以你懂的;
public class Sugar {
//看bin目錄下的編譯文件;
public static void main(String[] args) {
//泛型 自動裝箱,自動拆箱,便利循環(huán),變長參數(shù);
List<Integer> list= Arrays.asList(1,2,3,4);
int sum=0;
for (int integer : list) {
sum+=integer;
}
System.out.println(sum);
}
}
編譯后文件public class Sugar {
public Sugar() {
}
public static void main(String[] args) {
List list = Arrays.asList(new Integer[]{Integer.valueOf(1), Integer.valueOf(2), Integer.valueOf(3), Integer.valueOf(4)});
int sum = 0;
int integer;
for(Iterator var3 = list.iterator(); var3.hasNext(); sum += integer) {
integer = ((Integer)var3.next()).intValue();
}
System.out.println(sum);
}
}
自動裝箱陷阱
高效并發(fā)
volatile型變量的特殊規(guī)則
當(dāng)定義為volatile之后具備兩種特性:
第一保證此變量對所有線程的可見性。當(dāng)一個線程修改了這個值,新值對于其他線程來說立即可知;
第二:禁止指令重排序優(yōu)化;
volatile和普通變量性能幾乎沒有區(qū)別,比synchronized關(guān)鍵字快;
Java線程調(diào)度
主要兩種:協(xié)同式調(diào)度和搶占式調(diào)度
協(xié)同(不用):執(zhí)行時間由線程本身來控制。吧自己工作執(zhí)行完后主動通知系統(tǒng)切換到另一個線程;
壞處:如果線程出現(xiàn)堵塞那么所有都堵塞了
搶占:系統(tǒng)分配時間,切換不由線程本身來決定
Thread.yield()可以讓出執(zhí)行時間.獲取時間則沒有辦法;
額外知識 ++不是原子性,AtomicInteger CAS(原子性)來避免阻塞同步;
加Java架構(gòu)師進階交流群獲取Java工程化、高性能及分布式、高性能、深入淺出。高架構(gòu)。
性能調(diào)優(yōu)、Spring，MyBatis，Netty源碼分析和大數(shù)據(jù)等多個知識點高級進階干貨的直播免費學(xué)習(xí)權(quán)限
