深入JAVA虚拟机-第二版

第一章 JAVA体系结构介绍

• java应用程序可以使用两种类装载器，启动（bootstrap）类装载器和用户自定义装载器。
  每一个类被装载的时候，java虚拟机都监视着这个类，看它是被什么装载器装载的，当被装载的类引用了其他类的时候，
  会使用相同的类装载器去装载被引用的类。因此默认情况下只能看到被同一个类装载器装载的类，通过这种方法，java允许
  在java程序中简历多个命名空间，每一个类加载器都有自己的命名空间。
• class 文件,运行在JVM上的二进制文件

第三章 安全（--看完再回顾本章）

• JAVA沙箱中类装载体系结构是第一道防线

• 防止恶意代码干涉善意代码
• 守护被信任类库的边界
• 将代码分类，确定该类代码可以执行些些操作

• class 文件检测器

• 检验字节码的的完整性
• 类型数据语义检查
• 字节码验证
• 符号引用验证
• 二进制兼容

• JVM内置安全特性

• 类型安全的引用转换
• 结构化的内存访问
• 自动垃圾收集
• 数组边界检查
• 空引用检查
• 禁止对内存进行非结构化访问
• 异常的结构化处理
• 安全管理器和java api
• 代码签名和认证，将一个未签名的class文件通过散列和私钥得到一个带有签名后散列的文件
• 访问控制器

第五章 java虚拟机

• 生命周期，main作为函数的起点，每一个程序都运行一个虚拟机实例上。java虚拟机上两种线程，一种是守护线程，另一种是非守护线程
  守护线程是由jvm自己使用的，比如垃圾回收的线程，而开始于main函数的线程是非守护线程。只要还有非守护线程在运行，虚拟机还是存活的
  ，所有非守护线程退出时，虚拟机会自动退出。

java 虚拟机的结构体系

                             -------------------
                            |   类装载器子系统    |           
                             -------------------
                                     |
    ------------------------------------------------------------------
    |    |        |         |              |                   |      |
    |  方法区      堆       java栈        PC寄存器            本地方法栈  |
    ------------------------------------------------------------------
          |                             |
       执行引擎    ————————————————>  本地方法接口

• 一些点

• 方法区和堆内存是由所有的线程共享的，虚拟机装载class文件时，会把类的数据放在方法区中，当程序运行时，会把根据类数据创建的对象
  放在堆内存中。
• 当新线程被创建时，都将得到一个PC寄存器和一个JAVA栈，PC寄存器总是指向下一条被执行的指令，java栈则存储方法的调用状态。(局部变量,参数，返回值,运算中间值)
• java 栈是有很多的栈帧组成，当线程调用一个方法的时候，，JVM将新的栈帧入栈，当函数返回时，栈帧被出栈。

• 数据类型

• 基本类型(float, double, byte, short, int, long, char, boolean, returnAddress)
  64 32 8 16 32 64 16
• 引用类型(类，接口 ，数组)

方法区

• 方法区的数据共享，因此是必须线程安全的。虚拟机允许程序员指定方法区的大小

• 方法区会在内存中存储类的以下信息：

• 类型的全限定名（包名+.+类名）

• 此类超类的全限定名

• 类还是接口

• 修饰符（public ,abstruct, final）

• 接口全限定名的有序列表

• 类型的常量池

• 字段信息（字段名，类型，修饰符）

• 方法信息（方法名，类型，修饰符）

• 一个到类ClassLoder的引用

• 一个到Class类的引用（forName()，让用户得到已装载对象的Class实例）

• 方法字节码

• 操作数栈和该方法在栈帧中局部变量的大小

• 异常表

• 下面看一看流程

class Volcano(){
    public static void main(String args[]){
        Lava lava = new Lava();
        lava.flow();
    }
}

• 例如我们要执行一个叫Volcano的类，当我们告诉JVMVolcano这个名字

• JVM会找到并读入Volcano.class文件
• 然后导入其中的二进制流，并把相应的数据存在方法区
• 通过执行方法区中的字节码，开始执行main()方法，在执行时会一直持有指向常量池的指针
• main方法中第一条指令是给常量池第一个类分配象的内存，于是在常量池中找到第一项，发现是对另一个类Lava的引用
• 检查方法区，看是否被装载，发现没有被装载，于是查找Lava.class文件装载，同样把信息存储在方法区中
• 接着指向常量池第一行的指针替换掉常量池的第一项（Lava的全限定名）-> 常量池的解析（符号引用替换成直接引用,本地指针）
• 虚拟机准备为Lava分配内存，并用这个指针访问它的类信息，找出类信息中的需要为这个类分配多少堆内存
• 虚拟机确定了大小，就在堆上为对象分配内存，并初始化常量值。然后把对象的引用入栈，第一条指令执行完成。
• 接下来通过这个引用调用flow方法

堆

两种堆设计

• java一个虚拟实例中只有一个堆空间，所有线程共享

• java 只有在堆中分配内存的指令，没有释放的指令，垃圾收集器会负责堆和方法区的内存回收

• 堆和方法区一样也不是一个连续的内存区，是可扩展的

• 堆上的对象还有一部分数据，是对象锁(互斥锁)，请求可以追加，请求几次，必须释放几次，例如请求了4次，只释放了3次，那还是持有这个对象锁。

• 堆上对象还有一部分数据与垃圾收集器有关，垃圾回收器必须跟踪每个对象。

• 数组是一个对象，总是存储在堆中

• PC（程序计数器）寄存器，在每个线程中有一个，它有一个字的大小，存储一个本地指针，总是指向下一条将要执行的指令。

java 栈

过程

• 每当启用一个线程，JVM会为它分配一个java 栈。

• 栈帧的组成

• 局部变量区 -> 一个数组，以字(32bit)为单位，类型int,float,returnAddress的值再数组中占一项，byte,short,char会被转化成int,也占一项，double,long占2项。任何一个实例方法(非static)，的数组第一项都是对象本身的reference.
• 操作数栈 -> byte,short,char会被转化成int,和上面一样，只有在存回堆中是会被转化为原来类型。他也是一个数组，但是按照栈操作来访问。由于java虚拟机没有寄存器，java的指令是通过操作数栈中取得操作数的。
• 栈帧数据，支持常量池的解析正常方法返回和异常派发机制的数据。
  为了处理执行期的异常退出情况，帧数据区保存一个对此方法的异常表的引用。当方法抛出异常，会在异常表中查找对应的异常，如果找到了匹配的catch语句，就会交给ccatch中的代码处理，如果没有则异常中止。

• 两站不同的虚拟机实现的帧分配

  
  
  

• 本地方法栈，取决于设计者的实现

执行引擎(没看太明白)

• 运行中java程序的每一个线程都是一个独立的虚拟机执行引擎的实例。
• 从线程的生命周期开始，它要么在执行字节码，要么在执行native方法。
• 指令集，指令集关注的中心是操作数栈。操作数栈中的数值必须按照适合他们类型的方式使用。比如压入栈4个int，却把他们当做两个long来做操作，是非法的 。

第六章 JAVA class文件 （粗略看）

• java class文件是对java程序二进制文件的精确定义。一个class文件中指包括一个class 或者interface.

• class文件不一定与java语言有关，别的语言也可以编译成class文件在虚拟机上运行。

• 

• class 文件组成

• magic ,每个class文件的前四个字节 0xCAFEBABE，用来分辨是否是class文件。
• minor_version major_version b版本号。
• constant_pool_count 常量池的数量,constant_pool 常量池
• access_flags 类的修饰信息，public ,private ,static 等
• this_class 指向常量池的索引
• super_class 超类常量池索引

第七章 类型的生命周期

• 类主动装载的时机

• 创建实例时（new, 反射，克隆，反序列化）
• 调用类中的静态方法
• 使用类或接口的静态字段或者对字段赋值（final 修饰的静态变量除外，它被初始化为一个编译时的常量表达式）
• 调用api反射方法
• 初始化子类
• 含有main函数的类
• 所有类的初始化都要求它的超类在此之前初始化了。（接口不是）

• 装载

• 通过完全限定名产生一个二进制流
• 解析二进制文件
• 创建一个该类型Class实例

• 初始化

• 所有类变量初始化语句和类型的静态初始化器都被java编译器收集到一起放在一个特殊的方法中，并非所有的类都有这个方法。
• 如果多个线程需要初始化一个类，仅仅允许一个线程来执行初始化，其他线程需要等待。完成后需要通知其他等待线程。

对象生命周期

• 实例化

• new

• reflect.newInstance()

• clone()

• ObjectInputStream.getObject

• 堆中分配内存，然后赋予实例变量初始值

• 类型当没有引用的时候会被卸载，同样通过垃圾回收器。

第八章 链接模型