JVM Runtime Data Area and JVM Instructions

Java運行時數據區以及JVM指令

i=i++結果為8
i=++i結果為9

一個class的生命周期

以下面的規范為準：

運行時數據區的構成

PC：peogram counter 程序計數器
DirectMemory：直接內存，JVM可以直接訪問內核空間的內存（OS管理的內存），零拷貝（不需要拷貝），NIO用到了，提高效率
MethodArea：方法區，里面有常量池

PC 程序計數器

JVM 棧空間

在每一個線程創建的時候，線程會有自己獨立的JVM棧空間，棧中存放的是棧幀

堆空間

所有線程共享同一個堆空間。
堆空間是用來存放所有類實例和數組空間分配的運行時數據區。

方法區

所有線程共享同一個方法區。
方法區用來存放 per-class structors
Perm Space 與 Meta Space容易混淆，他們只是Method Area的兩的不同版本的實現。

運行時常量池

棧幀

• 局部變量
• 操作數棧
• 動態鏈接
  指向運行時常量池里面的符號鏈接，看有沒有解析，如果沒有解析，就動態解析，如果已經解析了，就拿過來使用。例如，A方法要調用B方法，B方法在哪兒呢？就要去常量池里面找。
• 返回值地址
  A方法調用了B方法，如果有返回值，要記錄返回值返回到那個地方，也就是記錄繼續執行的位置。

回到面試題

• 理解局部變量表
• 理解操作數棧
• 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
執行過程分析

i=++i 生成的指令

下面這個 i 因為超過了 127，所以用的是sipush，而不是上圖中的bipush

為什么我們可以在非static方法中使用this？因為this在局部變量表中是已經存在的。
（局部變量表中，0位置是this，1位置是k，2位置是i）

下面這個例子，之前有一道面試題：DCL 單例為什么要加 volitile？因為你看下面的第一條指令，我們知道，剛new出來對象是半初始化的對象，只是賦一個默認值，而involespecial才是調用構造方法，給變量賦初始值，而這兩條指令之間是可能會發生指令重排的。

返回值

遞歸的調用

下面是m方法的執行，沒有把main方法放上來
在這個3層遞歸中，使用到的是3個棧

另外，我們看到指令前面的數字 0,1,2,5,6，…，沒有3,4的原因，是2指令的字節數比較多，占用了后面的字節數

總結

invokeXXX指令

invokestatic

調用一個靜態方法

invokevirtual

new一個對象，調用一個非靜態方法
自帶多態：new 的是哪個對象，調用的就是哪個對象的方法

invokespecial

調用實例方法;對超類、私有和實例初始化方法調用的特殊處理

可以直接定位的，不需要多態的方法

• private方法
• 構造方法

final方法不是invokespecial的，它是invokevirtual的。

invokeinterface

調用接口方法

invokedynamic

JVM最難的指令
invokedynamic是lambda表達式或者反射或者其他動態語言scala kotlin，或者CGLib ASM，動態產生的class，會用到的指令

每一個lambda表達式都有一個自己的內部類，java沒有純粹的函數。匿名內部類每次都是動態產生的。

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");}} }

關于Lambda表達式的一個坑
如果你用Lambda表達式寫出了這樣的代碼：

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

在1.8之前有一個巨大的bug，就是你在里面產生了很多對象，但是Perm Space在FGC的時候是不會回收的。

Perm Space和Meta Space的區別？

Perm Space (<1.8)
字符串常量位于PermSpace
FGC不會清理
大小啟動的時候指定，不能變

Meta Space (>=1.8)
字符串常量位于堆
會觸發FGC清理
不設定的話，最大就是物理內存

思考：
如何證明1.7字符串常量位于Perm，而1.8位于Heap？
提示：結合GC， 一直創建字符串常量，觀察堆，和Metaspace

總結

以上是生活随笔為你收集整理的JVM从入门到精通（五）： Java运行时数据区和常用指令的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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