JVM从入门到精通（五）： Java运行时数据区和常用指令

JVM Runtime Data Area and JVM Instructions

Java运行时数据区以及JVM指令

i=i++结果为8
i=++i结果为9

一个class的生命周期

以下面的规范为准：

运行时数据区的构成

PC：peogram counter 程序计数器
DirectMemory：直接内存，JVM可以直接访问内核空间的内存（OS管理的内存），零拷贝（不需要拷贝），NIO用到了，提高效率
MethodArea：方法区，里面有常量池

PC 程序计数器

JVM 栈空间

在每一个线程创建的时候，线程会有自己独立的JVM栈空间，栈中存放的是栈帧

堆空间

所有线程共享同一个堆空间。
堆空间是用来存放所有类实例和数组空间分配的运行时数据区。

方法区

所有线程共享同一个方法区。
方法区用来存放 per-class structors
Perm Space 与 Meta Space容易混淆，他们只是Method Area的两的不同版本的实现。

运行时常量池

栈帧

局部变量
操作数栈
动态链接
指向运行时常量池里面的符号链接，看有没有解析，如果没有解析，就动态解析，如果已经解析了，就拿过来使用。例如，A方法要调用B方法，B方法在哪儿呢？就要去常量池里面找。
返回值地址
A方法调用了B方法，如果有返回值，要记录返回值返回到那个地方，也就是记录继续执行的位置。

回到面试题

理解局部变量表
理解操作数栈
理解一些常用的指令

package com.mashibing.jvm.c4_RuntimeDataAreaAndInstructionSet;public class TestIPulsPlus {public static void main(String[] args) {int i = 8;i = i++;
//        i = ++i;System.out.println(i);}
}

i=i++ 生成的指令
执行过程分析

i=++i 生成的指令

下面这个 i 因为超过了 127，所以用的是sipush，而不是上图中的bipush

为什么我们可以在非static方法中使用this？因为this在局部变量表中是已经存在的。
（局部变量表中，0位置是this，1位置是k，2位置是i）

下面这个例子，之前有一道面试题：DCL 单例为什么要加 volitile？因为你看下面的第一条指令，我们知道，刚new出来对象是半初始化的对象，只是赋一个默认值，而involespecial才是调用构造方法，给变量赋初始值，而这两条指令之间是可能会发生指令重排的。

返回值

递归的调用

下面是m方法的执行，没有把main方法放上来
在这个3层递归中，使用到的是3个栈

另外，我们看到指令前面的数字 0,1,2,5,6，…，没有3,4的原因，是2指令的字节数比较多，占用了后面的字节数

总结

invokeXXX指令

invokestatic

调用一个静态方法

invokevirtual

new一个对象，调用一个非静态方法
自带多态：new 的是哪个对象，调用的就是哪个对象的方法

invokespecial

调用实例方法;对超类、私有和实例初始化方法调用的特殊处理

可以直接定位的，不需要多态的方法

private方法
构造方法

final方法不是invokespecial的，它是invokevirtual的。

invokeinterface

调用接口方法

invokedynamic

JVM最难的指令
invokedynamic是lambda表达式或者反射或者其他动态语言scala kotlin，或者CGLib ASM，动态产生的class，会用到的指令

每一个lambda表达式都有一个自己的内部类，java没有纯粹的函数。匿名内部类每次都是动态产生的。

package com.mashibing.jvm.c4_RuntimeDataAreaAndInstructionSet;public class T05_InvokeDynamic {public static void main(String[] args) {I i = C::n;I i2 = C::n;I i3 = C::n;I i4 = () -> {C.n();};System.out.println(i.getClass());System.out.println(i2.getClass());System.out.println(i3.getClass());for(;;) {I j = C::n;} //MethodArea <1.8 Perm Space (FGC不回收)}@FunctionalInterfacepublic interface I {void m();}public static class C {static void n() {System.out.println("hello");}}
}

关于Lambda表达式的一个坑
如果你用Lambda表达式写出了这样的代码：

for(;;) {I j = C::n;} //MethodArea <1.8 Perm Space (FGC不回收)

在1.8之前有一个巨大的bug，就是你在里面产生了很多对象，但是Perm Space在FGC的时候是不会回收的。

Perm Space和Meta Space的区别？

Perm Space (<1.8)
字符串常量位于PermSpace
FGC不会清理
大小启动的时候指定，不能变
Meta Space (>=1.8)
字符串常量位于堆
会触发FGC清理
不设定的话，最大就是物理内存

思考：
如何证明1.7字符串常量位于Perm，而1.8位于Heap？
提示：结合GC，一直创建字符串常量，观察堆，和Metaspace