第一部分：自动内存管理
总图：
部分名词解释：
slot（槽）：指栈中存放局部变量的容器。double、long占2个slot，其他占1个slot。注意：并不用指定一个槽多大。因为局部变量的大小都是确定的。
TLAB：Thread Local Allocation Buffer，线程私有的分配缓冲区。
-
直接内存：Direct Memory，其类似于真实物理内存，是不属于上述运行时数据区的内存分区。保存了对象的实现，而对象的引用可以放在堆内，如此可提高性能。
需要注意配置java堆时（有的jvm必须有最大限制，且有默认值），要考虑上直接内存，否则也会Out Of Memory
OOP：Object Oriented Programming，面向对象编程
Oop： Ordinary Object Pointer，普通对象指针
JMC（Java Mission Control）：java任务控制
JFR（Java Flight Recorder）：
全限定名：名字里包含了目录，用作接口、类。相对应的是简单名，只是方法或字段的名字。
参数：
-verbose:gc ——打开gc的跟踪日志
-XX：+printGC——打开GC的log的开关，简要日志
-XX：+PrintGCDetails：打印GC的详细信息
-XX:+TraceClassLoading（监控类加载，可以在程序运行时检出哪些类被加载了
-XX:+PrintClassHistogram（加入此参数，在运行时不会有其他东西输出，但是在按下Ctrl+Break后可以打印出类的信息，类的直方图）
-Xmx（最大堆的空间）
-Xms（最小堆的空间）
-Xmn (设置新生代的大小)
-XX:NewRatio（设置新生代和老年代的比值，如果设置为4则表示（eden+from（或者叫s0）+to（或者叫s1））： 老年代 =1：4），即年轻代占堆的五分之一
-XX:SurvivorRatio（设置两个Survivor（幸存区from和to或者叫s0或者s1区）和eden区的比），8表示两个Survivor：eden=2:8，即Survivor区占年轻代的五分之一
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError(将OOM时的堆信息导出到文件)
如果系统出现OOM一般情况系统有可能会down掉，但是我们排查问题时需要场景重现是比较困难的，所以当我们输出了OOM的异常时，就可以直接查看，找出导致OOM的原因-XX:+HeapDumpPath=XXXX(导出OOM堆信息文件的路径)
-XX:OnOutOfMemoryError(在系统出现OOM时，执行一个脚本，可以发送邮件，报警或者是重启程序)
-XX:PermSize（设置永久代的初始空间大小）
-XX:MaxParmSize（设置永久代的最大空间）
-Xss（设置栈空间的大小）
可能问题及原因：
-
StackOverFlowError：
当线程调用的栈深度超过jvm所允许也会报。（虚拟机内存容量不够）
或者栈帧太大（一个方法内部的变量太多）时，无法申请足够的空间也会报。
-
OutOfMemory：
某些jvm栈容量是可以动态扩展的。拓展无法申请到足够内存时，会报出此错误。（HotSpot虚拟机不允许栈动态扩展，所以不会出现这种原因的报错，但申请失败时也会报这个错误。）
对于堆来说，一般都是可拓展的，当有线程申请分配，但其内部空间不够，而且堆也无法拓展时，会报错。
对于方法区，当其无法提供新的内存分配需求时，会报错。如运行时添加的常量，也会向方法区申请内存，但如果方法区内存已满，且无法拓展时，变会报内存溢出。
java堆
部分名词解释：
- 指针碰撞：Bump The Pointer，描述java堆分配新内存时的动作。
1.对象的创建
结构：
对象头（header）：大小为一个Mark Word，32or64位（同于系统）。包含：对象哈希吗、对象分带年龄、存储锁标志位。（还可能有：类型指针，指向类的元数据（java方法区的常量池中）；java数组header会有一个总大小header字段、以此判断该数组对象大小）
// Bit-format of an object header (most significant first, big endian layout belo// // 32 bits: // -------- // hash:25 ------------>| age:4 biased_lock:1 lock:2 (normal object) // JavaThread*:23 epoch:2 age:4 biased_lock:1 lock:2 (biased object) // size:32 ------------------------------------------>| (CMS free block) // PromotedObject*:29 ---------->| promobits:3 ----->| (CMS promoted object)-
实例数据（Instance Data）：包含从父类继承的和本类的数据。排序方式默认为从大到小，即：long\double、int、short...还有一些其他设定，如compactFields，紧凑字段设置，可以将小数据插入其他数据中间。
所以顺序和代码里面的顺序可能不同。
对象填充（Padding）：hospot要求每个对象都是8字节对齐。所以在实例数据尾部可能会有填充。（对象头已是8字节对齐）
java栈
StackOverflowError内存泄漏原因：（如下方法是hotspot jvm中，其不可拓展栈帧长度，并设置了栈帧最大值）
①栈深度过深：线程（方法）的栈深度超过jvm限制许可，如我测试时1050左右便不允许再深入。
②栈帧太大/jvm容量不够：一个方法内的变量太多，导致虽然没有达到栈深度限制，但是无法申请足够的内存。
说明：堆栈溢出，说明可能是其本身的问题，并非物理内存不够。和OutOfMemory，内存溢出不相同。
OutOfMemory内存溢出原因：（尤其是在32位系统应用开发时，更应该注意。）
①线程过多：线程创建过多，也类似栈溢出中②的问题，并可能导致操作系统假死。
②jvm容量不够/物理内存也不够：当栈可以拓展时，可能不会出现栈溢出，而是会出现内存溢出的问题。java.lang.OutOfMemoryError: unable to create native thread
方法区（Methods Area）
说明：主要职责在于存放class的信息：如类名、访问修饰符、常量池、字段描述、方法描述等
OutOfMemory内存溢出原因：
①（jdk6及以前）常量池容量不够：可以通过限制常量池大小 -XX:PermSize=6M -XX:MaxPermSize=6M等来限制，并一直向常量池添加数据（可以通过String::intern()来进行），会出现这个报错。但在jdk7以后，永久代渐渐取消、jdk8之后永久代完全放弃，不能得到常量池溢出（会出现堆溢出），因为放在永久代的字符串常量池从方法区转移到了堆中。
CGLib开源项目：http://cglib.sourceforge.net/。
垃圾回收（Garbage Collection）
图示：hotspot的分代垃圾收集器。线相连代表可以一起配合使用。（没有最好，只有适合）下面的组合上有jdk9的，代表已取消支持搭配。（CMS，Concurrent Mark Sweep，也被称为并发低停顿收集器，并行标记扫描；G1，Garbage First，其可处理整个堆中的区域，是收集器技术发展的里程碑；）
parallel 并行：指多条垃圾收集器线程之间的关系，同时有多条线程在协同工作； 主要用于服务器后台，提升吞吐量（运行用户代码时间 /（运行用户代码时间+运行收集器线程时间））。Parallel Scavenge还有一个名称“吞吐量优先收集器”（配合Parallel Old）
Concurrent 并发：指垃圾收集器线程和用户线程之间的关系，说明垃圾收集器线程和用户线程同时运行。如CMS等收集器主要用于客户端，减少用户线程停顿时间，提升服务质量和交互能力。
Shenandoah：是其他公司开发的一个收集器，其目标是low-pause低延迟，并且确实做得好。其也是全堆通用，因为其并没有进行分代，而是想G1将内存划分成多个region。
三大指标：内存占用（footprint）、吞吐量（时间比）、延迟（今后最被重视的指标）
other：https://blogs.oracle.com/jonthecollector/our_collectors。牵挂你的人
Parallel Scavenge：目标是为了获得最大吞吐量（上述定义），多用于服务器使用。
CMS：目标是为了获得最短暂停时间，多用于客户端或互联网服务器，为了提供短暂的系统停顿时间，提高客户服务。
说明：主要工作解决的问题是：①如何定位应被删除对象；②何时删除对象；③如何删除对象。
GC Roots：
·在虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象，譬如各个线程被调用的方法堆栈中使用到的
参数、局部变量、临时变量等。
·在方法区中类静态属性引用的对象，譬如Java类的引用类型静态变量。
·在方法区中常量引用的对象，譬如字符串常量池（String Table）里的引用。·在本地方法栈中JNI（即通常所说的Native方法）引用的对象。
·Java虚拟机内部的引用，如基本数据类型对应的Class对象，一些常驻的异常对象（比如
NullPointExcepiton、OutOfMemoryError）等，还有系统类加载器。
·所有被同步锁（synchronized关键字）持有的对象。
·反映Java虚拟机内部情况的JMXBean、JVMTI中注册的回调、本地代码缓存等。
垃圾回收算法：Richard Jones撰写的《垃圾回收算法手册》
垃圾收集算法可以划分为“引用计数式垃圾收集”（Reference Counting GC）和“追踪式垃圾收集”（Tracing GC）两大类
分代收集（generational Collection）：
说明：其理论建立在两个假说上面：强分代假说（Strong Generational Hypothesis）、弱分代假说（Weak Generational Hypothesis）。
逃过一次GC，年龄就加一，逃过越多次GC的对象，就越难以消除。而绝大多数对象都是朝生夕死的，以此将堆空间分出两个区，强分代的GC频率低、弱分代GC频率高。
以此中和内存空间利用率和GC算法性能（时间）消耗。由分代收集划分出不同内存区域的思想，其后延伸出很多算法和划分方式。
内存划分如：新生代（young generation）、老年代（tenured generation）等，并因其可能会互相引用、而延伸出第三个假说：跨代引用假说（Intergerenational preference hypothesis）。
跨带引用假说：由于将所有老年代作为GC Roots比较耗性能，故在新生代内存区域建立一个记忆集（remembered set）全局数据结构，将老年代分为小块：有对新生代的引用，和没有的。minor GC扫描时只需要将有引用那块的老年代作为GC Roots即可。
GC划分如：Partial GC：{ Minor GC/ Young GC、Major GC / Old GC、Mixed GC } 、 Full GC；
如：minor GC只会对新生代进行扫描；Major GC只针对老年代，但一般的jvm很少会单独手机老年代，只有G1这样做，并且Major在不同jvm中，定义可能不同。
收集器清除算法：
基础算法是1960 Lisp之父提出的Mark-Sweep 标记-清除算法。其后很多算法都是以其为基础，进行改进得到。
标记-清除算法：全部进行标记（可以标记存活或回收的），然后一次清除。
标记-复制算法：通过将内存区域划分为两个区：使用区和空闲区。每次垃圾清除，将存活的对象复制到空闲区，然后清除使用区，并交换两者区域属性。1989年Andrew Appel针对具备“朝生夕灭”特点的对象，提出了一种更优化的半区复制分代策略，现在称为“Appel式回收”。
Appel式回收：将新生代分为1个eden（伊甸园）和2个survivor，一次保留一个survivor不使用。如hotspot中eden和survivor比例为8:1，所以一次使用（8+1）/10=90%的内存区域，不算太浪费。如果survivor不够时，会分配到老年代中，并在eden清空后分配回来。标记-复制算法和appel，其理论依据都是在于新生代对象存活率很低的情况下， 而这一般复合现实的规律。但老年代的存活率很高，其复制开销也会很大，不能用这种算法。
标记-整理算法（Mark-Compact）：（compact，紧凑的，v压缩）多用于老年代，和标记-清除算法很像，也是先标记，然后清除，但是其清除后，会对老年代存活对象进行移动，使之紧凑，解决了内存碎片化问题，但由于要移动和更改引用，其间会暂停线程蛮长时间（标记-清除也会，但很短），延迟还是蛮高的。（hotspot 的Parallel Scavenge收集器）
混合算法：对于老年代，可以先采取标记-清除算法，直到内存碎片已经影响内存分配，进行一次标记-清理算法，hotspot的cms算法就是这样做的。
并发：当收集器和其他线程并发时，要避免出现”对象消失“问题：以三色来理解：{ 黑：代表其已被扫描，且所引用的对象都已被扫描。灰：代表自身已被扫描，但其所引用对象还没有（执行ing）；白：代表没有被扫描 ；见https://en.wikipedia.org/wiki/Tracing_garbage_collection#Tri-color_marking。}
当并行时，可能出现灰色对象取消白色对象的引用，但之前的黑色对象却又引用了白色对象，此时白色对象会被错误编入待清除对象中。我们要解决这个问题。
“对象消失”问题出现的两个必要：
赋值器插入了一条或多条从黑色对象到白色对象的新引用； （解决方案：增量更新；扫描完后再扫描中途有引用其他对象行为的黑色节点。cms收集器）
赋值器删除了全部从灰色对象到该白色对象的直接或间接引用。（解决方案： 原始快照；中途有删除引用关系的，不直接删除，而是以开始时的快照进行，结束后再进行扫描。G1、Shenandoah收集器）
我们只要中断一个就可以。
计数收集：
java工具
...java/bin/里面，有很多命令行工具，具体看深入理解java虚拟机 4.2.6，
还有http://openjdk.java.net/jeps/320。
还有一些可视化工具、虚拟机插件及工作。（JHSDB、JConsole、Visual VM、BTrace（visual VM插件，也可以独立）、JFR、JMC、HSDIS用于输出汇编代码和JITWacth搭配）
class文件
用hex来查看class文件，用命令行工具javap来翻译class文件：javap -verbose filePath。
- 部分名词解释：
- 类型后缀_info：类型分为无符号类型和表。无符号用u1、u2、u4、u8表示，代码字节个数；表用info表示，里面可能有多个无符号和表数据类型；
格式：固定顺序的：
①（u4-四字节）magic number：标明这个文件的格式。如class文件是：xCAFEBABE
②（u4）minor version（次版本号=2bytes）和majoy version（主版本号=2bytes）：主版本号从45开始，次版本号为0~65535.如jdk1 majoy version =45、jdk13 majoy version=57。
③（u2-两字节）constant pool count（常量池里面的数量）。
④（中间省略所有常量池的常量....）常量池里面的数据共有十七中结构（到jdk12）几乎都不同，但第一项相同，是标签tag，如下表所示，共有17种。具体常量池的结构看：常量池内容
⑤（u2）Access tag（访问标志）：共有16个标志位可用，但当前只有9个被定义了（每个标志位用二进制0/1来标志）。主要用作对方法的标识，如其是否是普通类还是abstract、接口类，or其是否是public等。
⑥（u23）this_class* （类索引）、super_class（父类索引）、interfaces（接口索引）：每个2字节，索引的目的地为常量池对象列表，如0x0001，指常量池中第一个对象，也就是上述常量池中第一个常量数据。
⑦（ u2）field count：字段表集合数量。
⑧（每字段4对u2+可拓展的属性表）：标识该类里面的字段表数据，可能有多个字段。每一个字段表数据有如下结构：
access_flags（u2、类似于上述访问标志，标识该字段的修饰符等类型，如是否是public等）+
name_index(u2、常量池索引) +
descriptor_index（u2、常量池索引）：{ 结构：参数列表"(...)" + 返回值：int fun(int x, char []b) = (I[C)I }；
attribute_count（u2）：表示属性表的数量。
后面还有可能附加attribute_info表，里面是附加信息。如：int x=30；给定的初始值会作为常量池中的常量，而附加属性对其引用。
⑨（u2）方法区数量。
⑩（4对u2+属性表集合）方法区：属性表集合拥有很多属性_info，具体看下文
常量池内容
方法表
和字段表很类似。其属性表中会有code
结构为：4个u2+方法的属性表：（顺序）access_flag、name_index、descriptor_index（说明参数和返回值）、属性表个数、n个具体属性表（如Code表，下面有详述）
属性表
属性表通用格式：
属性表集合：
Ｃode属性表：
max_stack：最大栈深度，虚拟机运行时根据这个值来分配栈帧中操作栈深度。
max_locals：最大局部变量的值，定义槽slot的数量，一个槽可以放32位，但只能放一个变量，64位的要两个槽。其所定义的槽数量，并非所有局部变量的数量和，而是同一时间，存活的最大局部变量数量和类型计算出max_locals的值。以节约内存。
code_length：字节码的长度，虽然是u4，但实际上超过65535(u2)字节码就会拒绝编译。如jsp内面和内容，可能会规定到一个方法中，可能会超长编译失败。
code：由length个u1组成，每条指令的第一个字节u1，类似于处理器指令集，指出该指令的意义和该指令的长度等。《java虚拟机规范》定义了越200条编码值对应的指令意义。详情附录C“虚拟机字节码指令表”。
exception_table_length：异常表长度
exception_table:异常表代码，也是用了指令集
Exception属性表
说明：与上述Code属性表中的异常表不同，这个异常属性表，列出的是方法抛出的异常。
格式：
number_of_exceptions ：表示异常种类的个数。
exception_index_table：索引常量池中的Constant_Class_info型常量，代表该被检查的异常的类型的名字。
LineNumberTable属性表
功能：主要用于将java源码行号与code字节码偏移量进行关联映射。方便调试操作等，但非必须。javac中编译时，可以输入-g:none、-g:lines来取消关联。
line_number_table：包含多个line_number_info类型的数据。
line_number_info表：包含start_pc和line_number两个u2类型的数据项，前者是字节码行号，后者是Java源
码行号。
LocalVariableTable及LocalVariableTypeTable属性表
功能：将java源码局部变量与栈帧中局部变量联系起来。当别人引用这个方法时，参数名也会存在，如果取消此关联，可能外部引用时，局部变量名字会丢失，用args0、args1代替，虽然不影响运行，但不方便调试；编译时可用javac -g:none或 -g：vars来关闭。
格式：
name_index和description_index：都是对常量池进行索引，得到变量名，参数和返回类型。
index：是变量槽中的偏移量。如果是64位，其对应的值时index和index+1。
LocalVariableTypeTable：这个新增的属性结构与LocalVariableTable非常相似，仅仅是把记录的字段描述
符的descriptor_index替换成了字段的特征签名（Signature）。对于非泛型类型来说，描述符和特征签名
能描述的信息是能吻合一致的，但是泛型引入之后，由于描述符中泛型的参数化类型被擦除掉[3]，描
述符就不能准确描述泛型类型了。因此出现了LocalVariableTypeTable属性，使用字段的特征签名来完
成泛型的描述。
SourceFile、SourceDebugExtension属性表
功能：生成.class文件的源文件名，一般类名和源文件名都是一样的。
关闭：-g: none \ -g:source
格式：（u2）属性名索引、（u4）属性长度、（u2）常量池索引（得到.java源文件名）
SoureceDebugExtension：为了方便在编译器和动态生成的Class中加入供程序员使用的自定义内容，在JDK 5时，新增了 SourceDebugExtension属性用于存储额外的代码调试信息。典型的场景是在进行JSP文件调试时，无法通过Java堆栈来定位到JSP文件的行号。JSR 45提案为这些非Java语言编写，却需要编译成字节码并运行在Java虚拟机中的程序提供了一个进行调试的标准机制，使用SourceDebugExtension属性就可以用于存储这个标准所新加入的调试信息，譬如让程序员能够快速从异常堆栈中定位出原始JSP中出现问题的行号。
格式：
ConstantValue 属性表
innerClasses 属性表
说明：一个类包含了内部类，则会生成该属性表，用于记录内部类和宿主类之间的关联。
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inner_class_info_index和outer_class_info_index：分别代表内部类和宿主类在常量池中的类型为CONSTANT_Class_info符号引用。
inner_name_index：指向常量池中CONSTANT_Utf8_info型常量的索引，代表这个内部类的名称，如果是匿名内部类，这项值为0。
inner_class_access_flags：内部类的访问标志，类似于类的access_flags，它的取值范围如表6-26所示。
Deprecated、Synthetic属性表
Deprecated：（弃用的）通过在方法、字段前添加@Deprecated来设置。编译时，会在属性表中进行简单描述。
SYnthetic：（人造的）标识该方法、字段、类是编译器自动生成的，非从源代码中来。
格式：
（u2）属性名常量池索引 + （u4）属性长度（恒定为0x00000000）。
StackMapTable
Signature属性表
BootStrapMethods属性表
MethodParameters属性表
还有两个属性没有写
字节码指令简介
说明：java虚拟机采用的是面向操作数栈而非寄存器的架构。
详情：Java虚拟机规范（Java SE 7）——第六章。
名词解释：
Opcode：操作码。1字节大小；用于标识特定操作。其后跟随0~多个该操作需要的参数。
Operand：操作数。跟在操作码后面的数据。
助记符：操作码的助记符，用来简述操作的意义。其中特殊字符用作表明服务的数据类型。l代表long，s代表short，b代表byte，c代表char，f代表float，d代表double，a代表reference。也有的没有特殊字符。
说明：限于一字节大小的指令集，对于类型大小 功能：用于将数据，在栈帧中的{局部变量表}、{操作数栈}之间相互传输。 从局部变量加载到操作栈：iload、iload_ 从操作栈存储到局部变量：istore、istore_ 将常量加载到操作数栈：bipush、sipusldc、ldc_w、ldc2_w、aconst_null、iconst_m1、 iconst_ 、lconst _ 拓展局部变量表的访问索引：wide 说明：对byte、short、char、boolean类型的算术指令，用int类型的指令来代替。《java虚拟机规范》指出， 只有xdiv 、xrem 中出现余数为0时，会抛出ArithmeticException异常。 算术指令：用x代替（i、l、f、d）；iadd、ladd、fadd、dadd；xsub；xmul；xdiv； xrem（取反）；xshl、xshr（位移）；ior、lor（按位或）；iand、land（按位与）；ixor、lxor（按位异或）；iinc（自增）；·比较指令：dcmpg、dcmpl、fcmpg、fcmpl、lcmp； 宽化类型转换（Widening Numeric Conversion）：从小范围类型转化为大范围。如int -> long/float/double；隐式即可转换。 窄化类型转换（Widening Numeric Conversion）：从大范围类型转化为小范围。如float/double -> long；必须显示转换； 窄化类型转换指令：i2b、i2c、i2s、l2i、f2i、f2l、d2i、d2l和d2f。 创建类的指令：new 创建数组的指令：newarray、anewarray、multianewarray 访问类字段（static字段，也称类变量）指令：getstatic、putstatic 访问实例字段（非static字段，或称实例的变量）：getfield、putfield 将数组元素加载到操作数栈的指令：baload、caload、saload、iaload、laload、faload、daload、aaload。 操作数栈的值储存到数组元素的指令：bastore’、castore、sastore、iastore、fastore、lastore、fastore、aastore 取数组长度的指令：arraylength 检查对象实例所属类型的指令：instanceof、checkcast 操作数栈 栈顶出栈：pop、pop2（顶上两个元素出栈） 复制栈顶一个、二个数值，并将复制值压入栈顶：dup、dup2；dup_x1、dup2_x1；dup2_x2、dup2_x2； 将栈中最顶端的两个数值互换：swap 说明：有条件或无条件地跳转。如之前所说，byte等数据类型会转换成int，而long、float、double则会先进行计算xcmpl、xcmpg，返回一个整数值到操作数栈中，随后在执行int的条件分支比较操作。 条件分支：ifeq、iflt、ifle、ifne、ifgt、ifge、ifnull、ifnonnull、if_icmpgt、if_icmple、if_icompge、if_acmpeq、if_acmpne 复合条件分支：tableswitch、lookupswitch 无条件分支：goto、goto_w、jsr、jsr_w、ret invokevirtual：用于调用对象（实例）的方法。 invokeinterface：用于调用接口的方法。 invokespecial：调用一些需特殊处理的方法。包括：实例初始化方法、私有方法、父类方法等。 invokestatic：调用类静态方法。 invokedynamic：用于在运行时动态解析出调用点限定符所引用的方法。 说明：调用函数与返回值无关，但是返回指令是根据类型进行区分。 ireturn：返回的类型包括int、short、char、byte、boolean。 lreturn、freturn、dreturn、areturn、return（void返回类型） athrow：显式抛出异常。 java虚拟机对异常的处理，不是由字节码指令来实现。而是由异常表来完成。 说明：用monitor（管程，或称锁）来实现方法级同步和方法内（一段指令序列）同步。‘ 同步：方法执行前持有monitor、然后调用方法，方法结束后释放monitor。执行期间，其他线程无法在获得同一个monitor管程。当发生异常时，方法内部无法处理并抛出异常到同步方法边界外后，会释放管程。 方法级同步：由虚拟机隐式来完成。虚拟机通过访问该方法常量池里面的ACC_SYNCHRONIZED访问标志是否被设置，来决定是否让该执行线程持有管程，随后再执行方法。 方法内同步：当java中，方法内部有synchronized语句，则会进行同步。 monitorenter：调用前会执行该指令 monitorexit：调用结束前会执行该指令。 在这两个指令必须配对使用。其中间的指令序列，即是被同步的。如果没有异常处理程序，虚拟机会自动生成可处理所有异常的异常处理代码，为的是monitorenter能正确配对。 如class文件格式和字节码指令。两者与硬件、操作系统、具体java虚拟机实现之间是完全独立的。虚拟机实现者可以充分优化和拓展，已获得更好的性能。 实现方式主要有两种： 类的生命周期： 《java虚拟机规范》中对初始化之前的阶段是没有强制要求的，有且仅有以下六种情况，则必须进行初始化： 遇到new、getstatic、putstatic、invokestaitc 使用java.lang.reflect（反射）包的方法对类型进行反射调用时。 当初始化类的时候，如果发现其父类还没有进行过初始化，则需要先触发其父类的初始化（接口不需要初始化其父类） 当虚拟机启动时，会根据用户指定的主类（包含main()方法），虚拟机会先初始化这个主类。 当使用JDK 7新加入的动态语言支持时，如果一个java.lang.invoke.MethodHandle实例最后的解 析结果为REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic、REF_newInvokeSpecial四种类型的方法句 柄，并且这个方法句柄对应的类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。 当一个接口中定义了JDK 8新加入的默认方法（被default关键字修饰的接口方法）时，如果有 这个接口的实现类发生了初始化，那该接口要在其之前被初始化。 ①加载 三件事情： ②验证 《java虚拟机规范》中描述比较笼统，不是太具体。大概会完成下面四个阶段： 当确保无误时，可通过-Xverify:none来关闭，节约虚拟机验证时间。 ③准备 为类中定义的static变量分配内存，并设置变量初始值（0，而非代码中的初始值，如static int x=120，是要到创建实例才被类构造器< clinit>()初始化；注意：常量除外，常量是直接就初始化为指定值） ④解析 虚拟机将常量池内的符号引用，改成直接引用。 1.类或接口的解析： 非数组（普通类或接口）：虚拟机把该类型的符号引用（全限定名）提供给类加载器，类加载器加载这个类到内存中。 数组：和非数组差不多，不过其描述符的形式为："[Ljava/lang/Integer"。 符号引用验证：验证是否本类对引用类有访问权限，如果无，会抛出java.lang.IllegalAccessError异常。（由于JDK9引入了模块化概念，Public类型也并非一定可以访问，要看本模块是否有引用类所属模块的访问权限。 2.字段解析： 用于解析类中的字段，将字段与实际的所属类联系起来，所以会先解析其父类或实现的接口。 注意：Oracle公司的javac编译器在实现时，更加严格。当该类本身及父类、所实现接口中，都有该字段的简单名称和字段描述符时，会报错。Javac编译器将提示“The field Sub.A is ambiguous”，并且会拒绝编译这段代码。 3.方法解析： 4.接口方法解析： ⑤初始化 感觉这老师讲得太烂了，不适合初学者学习。 功能：用于根据全限定名，加载字节流到虚拟机内存中。 注意：当同一个类文件由两个类加载器加载时，其在虚拟机中不属于同一个类，因为每个类加载器有自己类名字列表空间。 启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）：启动类加载器是用C++语言实现的，是虚拟机自身的组成部分。 扩展类加载器（Extension CLassLoader）：sun.misc.Launcher$ExtClassLoader中以java代码实现。 应用程序加载器（Application ClassLoader）：（因其是ClassLoader.getSystemClassLoader()的返回值，也称系统类加载器）sun.misc.Launcher$AppClassLoader中以java代码实现。 说明：JDK9之前的java应用都是由启动、拓展、应用类加载器互相配合完成加载。当想要从磁盘外以及其他路径加载类或通过加载器实现类的隔离、重载等功能时，用户可以自定义类来进行拓展。其非强制性模型，但由java官方推荐使用这个模型。 层次结构：双亲委派模型中，父子关系不是继承，而是组合。如自定义类加载器可以组合应用程序类加载器。除了顶层的启动类加载器外，所有的类加载器都应该要有父辈类加载器。 工作过程（先上后下）：当一个类加载器收到类加载请求，其首先会向父辈类加载器传递这个请求，而父辈类加载器也会向其父辈类加载器传递，直到最顶。当父辈在自己的类加载路径目录下找不到该类时，就会让子辈类加载器来加载，以此又往下传递。 优点： 延伸：关于热部署等方法，以及JDBC、JNDI等"破坏"了模型，但是却解决了问题。 模块：JDK9之后引入模块化系统，如jar（archive，文档）包中， 之前仅用作类库的容器，而现在其还可以包含模块的信息（实现封装隔离机制）。包括：所依赖的模块列表、导出的包列表（其他模块可使用）、开放的包列表（其他模块可反射访问的列表）、使用的服务列表、提供服务的实现列表。 类路径和模块路径（ModulePath）：jdk9后将路径分为类路径和模块路径。类路径上的全部以传统jar包看待（就算包含了模块化信息）；模块路径上的jar或jmod文件全部以模块看待； 访问规则： 模块化下的类加载器 变更： 拓展类加载器 被 平台类加载器 取代。 因为模块化本身具足拓展性，不需要再有 而jre也可以随时通过模块，构建出一个运行环境。如： 平台类加载器 和 应用程序加载器 取消继承自java.net.URLCLASSLoader ，转而与启动类加载器一起继承自jdk.internal.loader.BuiltinClassLoader，该类实现了模块化下的类加载逻辑，及资源可访问性处理。 如果有程序依赖这个继承关系，或者依赖于URLClassLoader的特定方法，那代码可能会在JDK9及以后版本中崩溃。 如上述，启动类加载器也变成虚拟机内部和java类库共同协作实现的类加载器了。但是调用方式还是要自定义类加载器并赋值为null. 双亲委派模型中，类加载器关系也发生变化。 系统模块： 归属：系统模块有规定的类加载器，当加载一个模块时，在向父辈传递请求之前，先判断是否是系统模块，及其归属的类加载器是哪个，并将请求交给他。若非系统模块，才交给父类传递。 BootStrap ClassLoader负责加载的模块： Platform ClassLoader负责加载的模块： Application ClassLoader负责加载的模块 概述：与物理机不同，虚拟机用软件层面的执行引擎，来对二进制字节码流进行处理。通常执行引擎运作方式为：解释执行和编译执行。不同虚拟机实现中，选择的方法可能不同，单一或者搭配，或者按等级结构分配执行引擎。 栈帧：储存了函数方法的局部变量、操作数栈、动态连接、方法返回地址等。不同栈帧作为不同方法的所有物，是完全独立的。 栈帧生命周期：从调用一个方法开始，到执行结束的过程。也是其在虚拟机栈里，入栈到出栈的过程。 当前帧栈：对执行引擎来说，只有最顶的帧栈是正在执行的帧栈，引擎所执行的所有字节码都只针对该帧栈进行操作。 细节： 栈帧结构示意图： 组成：多个槽构成。用于存储 方法参数 和 方法内部定义的局部变量。 槽：《java虚拟机规范》并没有规定其大小，而是只要能大于等于32位就行（放下32位以内的所有类型）。64位分成两个，高位在前。 虚拟机数据类型：reference=32位。注意！其和java语言数据类型不同。尤其是其中的引用reference是占一个槽，还有一个returnAddress类型也是一个槽。（returnAddress为执行一条字节码指令的地址，不常见了，其作为古老jdk上面异常处理跳转的助手） 储存结构：类似于数组，当全是32位以下类型时，第n个数据，就放在第n个槽。64位数据，则占据2槽，放在n、n+1位（高位在前）。 64位的数据，虚拟机不允许任何方式单独访问其中一个槽。校验阶段会发生异常。 方法调用过程：（对于实参到形参的传递，使用栈帧的局部变量表来完成；运行调用时，生成如下过程） 局部变量表槽复用：在一个函数方法内，当有多个作用域时，槽的数量不一定就是所有变量数量和，而是可以进行复用。如有多个"{...}"区域存在，其中的代码的作用域到"}"为止。（疑问：意思是不一次放入所有变量到局部变量表么？） 组成：一个后进先出的栈数据结构。最大栈深度，编译时已被写入Code属性的max_stacks数据项中。 功能：用于完成字节码中的操作。如：iadd指令，执行时会将操作数栈顶两个元素进行出栈，并相加，随后压入栈中。其前面要有类似两个iload指令，将int整数放入栈中。 操作数栈共享 说明：出于节约空间和共享数据理念，有部分操作数栈区域可以共享。 组成：一个引用。其指向运行时方法区：常量池里，该栈帧所属的方法。 组成：保存返回地址。 说明：动态链接、方法返回地址、其他附加信息等组合起来称为栈帧信息。 解析：当虚拟机进行解析操作时，只有类里的static、private方法会被解析成直接引用，因为其不会在运行时更改了。 方法调用指令集： invokestatic和invokespecial都可以在解析时，确定唯一的调用版本（方法的内部结构），两个指令集对应的方法，其符号引用在解析时就生成了直接引用。 非虚方法：静态方法、实例构造器 虚方法：所有其他方法。 静态类型：是编译期间确定的。注意：即使Human human=new Man（），但是human的类型还是Human，除非强制转换，只有到运行时，才会确定其变成Man类型。 实际类型：（actual type）编译期间是无法确定其类型的，只有运行时才可以。 静态分派：依静态类型，来决定方法执行版本的分派动作。发生在编译阶段。最典型应用是方法重载。 动态分派：（*难！书里8.3.2） 单分派和多分派：目前来说，静态多分派，动态单分派。 静态和动态类型语言判定：类型检查是在编译期间还是运行期间？ 注意：动态类型语言与动态语言、弱类型语言并不是一个概念，需要区别对待。 说明：（Tomcat 6之前的结构）定义了多个目录，提供不同权限，并实现类库隔离。（Common、Shared、WebApp\WEB_INF、Server(Catalina类加载器)） 每一个WebApp类加载器和JSP类加载器通常会存在多个实例。 Common类加载器能加载的类都可以被Catalina类加载器和Shared类加载器使用，而Catalina类加载器和Shared类加载器自己能加载的类则与对方相互隔离。 JasperLoader的加载范围仅仅是这个JSP文件所编译出来的那一个Class文件，它存在的目的就是为了被丢弃：当服务器检测到JSP文件被修改时，会替换掉目前的JasperLoader的实例，并通过再建立一个新的JSP类加载器来实现JSP文件的HotSwap功能 注意：在Tomcat 6及之后的版本简化了默认的目录结构（/common、/shared、/server合并在/bin目录），只有指定了tomcat/conf/catalina.properties配置文件的server.loader和share.loader项后才会真正建立Catalina类加载器和Shared类加载器的实例，否则会用到这两个类加载器的地方都会用Common类加载器的实例代替
加载和存储指令
运算指令
类型转换指令
对象创建与访问指令
操作数栈管理指令
控制转移指令
方法调用和返回指令
异常处理指令
同步指令
共有设计和私有实现
虚拟机类加载机制
强制初始化
类加载阶段
类加载器
双亲委派模型（Parents Delegation Model）--三层类加载器
java模块化系统（Java Platform Module System，JPMS）
jlink -p $JAVA_HOME/jmods --add-modules java.base --output jre
java.base
java.datatransfer
java.desktop
java.instrement
java.logging
java.management
java.management.rmi
java.naming
java.prefs
java.rmi(远程方法调用)
java.security.sasl
java.xml
jdk.httpserver
jdk.internal.vm.ci
jdk.management
jdk.management.agent
jdk.naming.rmi
jdk.net
jdk.sctp
jdk.unsupported
crypto(加密)、incubator(孵化器)
虚拟机字节码执行引擎
运行时栈帧结构
局部变量表：
操作数栈：
动态连接
方法返回地址：
方法调用
分派
// 实际类型变化
Human human = (new Random()).nextBoolean() ? new Man() : new Woman();
// 静态类型变化
sr.sayHello((Man) human)
sr.sayHello((Woman) human)
动态类型语言支持
根本学不懂，后面在学吧。
基于栈的字节码解释执行引擎
tomcatd的目录组织及自定义类加载器
