4.1 字节码

计算机工程领域的任何问题都可以通过增加一个中间层来解决。

字节码主要指令如下：

• 加载或存储指令
  • 将局部变量加载到操作栈中
  • 将操作栈顶存储到局部变量表
  • 将常量加载到操作栈顶
• 运算指令
• 类型转换指令
• 对象创建与访问指令
  • 创建对象指令
  • 访问属性指令
  • 检查实例类型指令
• 操作栈管理指令
  • 出栈指令
  • 复制栈顶元素并压入栈
• 方法调用与返回指令
• 同步指令

字节码必须通过类加载过程加载到JVM环境后，才能执行。执行有三种模式：

• 解释执行
• JIT编译执行
• JIT编译执行与解释混合执行

JIT的作用是将Java字节码动态地编译成可以直接发送给处理器指令执行的机器码。

4.2 类加载过程

• Load：加载
• Link：链接
  • 验证
  • 准备
  • 解析
• Init：初始化

类加载器：

• Bootstrap
• Platform/Extension ClassLoader
• Application ClassLoader

低层次的当前类加载器，不能覆盖更高层次类加载器已经加载的类。

什么情况下需要自定义类加载器呢？

• 隔离加载类
• 修改类加载方式
• 扩展加载源
• 防止源码泄露

4.3 内存布局

• Heap（堆区）
  • 堆区分为两大块：新生代和老年代
  • 新生代 = 1个Eden区 + 2个Survivor区
  • 当Eden区装填满的时候，会触发Yong Garbage Collection
  • Survivor区分为S0和S1两块内存空间
• Metaspace（元空间）
  • JDK8使用元空间代替永久代
• JVM Stack（虚拟机栈）
  • 局部变量表
  • 操作栈
  • 动态连接
  • 方法返回地址
• Native Method Stacks（本地方法栈）
• Program Counter Register（程序计数寄存器）

4.4 对象实例化

• 确认类元信息是否存在
• 分配对象内存
• 设定默认值
• 设置对象头
• 执行init方法

4.5 垃圾回收

垃圾回收的主要目的是清除不再使用的对象，自动释放内存。

垃圾回收算法：

• 标记-清除算法
• 标记-整理算法
• Mark-Copy算法

垃圾回收器：

• Serial回收器
  • 主要应用于YGC的垃圾回收器
  • 采用串行单线程的方式完成YGC任务
• CMS回收器
  • 回收停顿时间比较短
  • 通过初始标记、并发标记、重新标记、并发清除四个步骤完成垃圾回收工作
• G1回收器
  • 将Java堆空间分割成若干相同大小的区域，即region
  • 包括Eden、Survivor、Old、Humongous
  • G1的Concurrent Marking分为五个步骤
    • Initial Mark，其实就是YoungGC
    • Root Region Scan，根区域扫描
    • Concurrent Mark，并发标记
    • Remark，重新标记
    • Cleanup，为接下来的Mixed GC做准备