一、认识jvm

JVM是Java Virtual Machine的简称。意为Java虚拟机

虚拟机是指通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统

例如：VMWare、Visual Box、JVM

VMWare或者Visual Box都是使用软件模拟物理CPU的指令集

JVM使用软件模拟Java 字节码的指令集

JVM的编译：

javap -c的指令是将一段二进制代码转换为汇编的格式。

二、JVM运行机制

JVM启动流程

JVM基本结构

类加载器系统：classloader将class文件加载到jvm的内存空间中

本地方法栈：native标识的方法

pc寄存器：每个线程拥有一个pc寄存器，在线程创建时创建，指向下一条指令的地址。

方法区：主要保存的就是类的相关信息，类型的常量池，字段、方法信息，方法字节码。通常和永久区关联在一起。

java堆：

1、和程序开发密切相关

2、应用系统对象都保存在Java堆中

3、所有线程共享Java堆

4、对分代GC来说，堆也是分代的

5、GC的主要工作区间

java栈：

1、线程私有

2、栈由一系列帧组成(因此Java栈也叫做帧栈)

3、帧保存一个方法的局部变量、操作数栈、常量池指针

4、每一次方法调用创建一个帧，并压栈

图说明：上方右边显示了100+98的过程，数据利用操作数栈临时保存。

Java栈 – 栈上分配

1、小对象(一般几十个bytes)，在没有逃逸的情况下(栈是线程私有的，如果对于全局的变量就不能分配在栈上)，可以直接分配在栈上

2、直接分配在栈上，可以自动回收(不需要GC清理)，减轻GC压力

3、大对象或者逃逸对象无法栈上分配。

jvm内存模型

每一个线程都有一个工作内存和主存独立

工作内存存放主存中变量的值的拷贝。

1、当数据从主内存复制到工作存储时，必须出现两个动作：第一，由主内存执行的读(read)操作；第二，由工作内存执行的相应的load操作；当数据从工作内存拷贝到主内存时，也出现两个操作：第一个，由工作内存执行的存储(store)操作；第二，由主内存执行的相应的写(write)操作

2、每一个操作都是原子的，即执行期间不会被中断

3、对于普通变量，一个线程中更新的值，不能马上反应在其他变量中，如果需要在其他线程中立即可见，需要使用 volatile 关键字

volatile的说明：

public class Test extends Thread {

private volatile boolean stop = true;

public void stopme() {

stop = false;

}

@Override

public void run() {

int i = 0;

while (stop) {

i++;

}

System.out.println("停止" + i);

}

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

Test t = new Test();

t.start();

Thread.sleep(1000);

t.stopme();

}

}

上述代码的运行结果是：线程会结束。如果stop变量不使用volatile声明，则不会结束，因为线程永远适用的是拷贝到自己工作空间的值，而这个stop标识一直为true。

可见性：

一个线程修改了变量，其他线程可以立即知道

保证可见性的方法：

volatile

synchronized (unlock之前，写变量值回主存)

final(一旦初始化完成，其他线程就可见)

有序性：

在本线程操作内，操作都是有序的；(从结果看保证的结果是一致的)

而在线程外，操作都是无序的。产生这个的原因是指令重排或者主内存同步延时。

指令重排的基本原则

1、程序顺序原则：一个线程内保证语义的串行性

2、volatile规则：volatile变量的写，先发生于读

3、锁规则：解锁(unlock)必然发生在随后的加锁(lock)前

4、传递性：A先于B，B先于C 那么A必然先于C

5、线程的start方法先于它的每一个动作

6、线程的所有操作先于线程的终结(Thread.join())

7、线程的中断(interrupt())先于被中断线程的代码

8、对象的构造函数执行结束先于finalize()方法

字节码运行的两种方式：

解释运行

解释执行以解释方式运行字节码

解释执行的意思是：读一句执行一句

编译运行(JIT)

将字节码编译成机器码

直接执行机器码

运行时编译(也就是运行前先将字节码编译成机器码)

编译后性能有数量级的提升