【软件创新实验室2021年暑假集训】day7 作业

java内存模型与生命周期笔记

java内存模型

Java虚拟机规范中定义了Java内存模型（Java Memory Model，JMM），用于屏蔽掉各种硬件和操作系统的内存访问差异，以实现让Java程序在各种平台下都能达到一致的并发效果，JMM规范了Java虚拟机与计算机内存是如何协同工作的：规定了一个线程如何和何时可以看到由其他线程修改过后的共享变量的值，以及在必须时如何同步的访问共享变量。

Java内存模型（不仅仅是JVM内存分区）：调用栈和本地变量存放在线程栈上，对象存放在堆上。

• 一个本地变量可能是原始类型，在这种情况下，它总是“呆在”线程栈上。
• 一个本地变量也可能是指向一个对象的一个引用。在这种情况下，引用（这个本地变量）存放在线程栈上，但是对象本身存放在堆上。
• 一个对象可能包含方法，这些方法可能包含本地变量。这些本地变量仍然存放在线程栈上，即使这些方法所属的对象存放在堆上。
• 一个对象的成员变量可能随着这个对象自身存放在堆上。不管这个成员变量是原始类型还是引用类型。
• 静态成员变量跟随着类定义一起也存放在堆上。
• 存放在堆上的对象可以被所有持有对这个对象引用的线程访问。当一个线程可以访问一个对象时，它也可以访问这个对象的成员变量。如果两个线程同时调用同一个对象上的同一个方法，它们将会都访问这个对象的成员变量，但是每一个线程都拥有这个成员变量的私有拷贝。
  参考：https://zhuanlan.zhihu.com/p/29881777

java生命周期

类的生命周期

类从被加载到虚拟机内存中开始， 到卸载出内存为止， 它的整个生命周期包括： 加载
（ Loading） 、 验证（ Verification） 、 准备（ Preparation） 、 解析（Resolution） 、 初始化（ Initialization） 、 使用（ Using） 和卸载（ Unloading） 7个阶段。 其中验证、 准备、 解析3个
部分统称为连接（ Linking）

加载、 验证、 准备、 初始化和卸载这5个阶段的顺序是确定的， 类的加载过程。
1.加载:关于加载，其实，就是将源文件的class文件找到类的信息将其加载到方法区中，
然后在堆区中实例化一个java.lang.Class对象，作为方法区中这个类的信息的入口。

2.验证:确定该类是否符合java语言的规范，有没有属性和行为的重复，继承是否合理，总之，就是保证jvm能够执行

3.准备:主要做的就是为由static修饰的成员变量分配内存，并设置默认的初始值

4.解析:这一阶段的任务就是把常量池中的符 引用转换为直接引用，说白了就是jvm会将所有的类或接口名、字段名、方法名转换为具体的内存地址。

5.初始化:这个阶段就是将静态变量（类变量）赋值的过程，即只有static修饰的才能被初始化，执行的顺序就是：
父类静态域或着静态代码块，然后是子类静态域或者子类静态代码块

6.使用 :在类的使用过程中依然存在三步：对象实例化、垃圾收集、对象终结
（1）对象实例化：就是执行类中构造函数的内容，如果该类存在父类JVM会通过显示或者隐示的方式先执行父类的构造函数，在堆内存中为父类的实例变量开辟空间，并赋予默认的初始值，然后在根据构造函数的代码内容将真正的值赋予实例变量本身，然后，引用变量获取对象的首地址，通过操作对象来调用实例变量和方法
（2）垃圾收集：当对象不再被引用的时候，就会被虚拟机标上特别的垃圾记 ，在堆中等待GC回收
（3）对象的终结：对象被GC回收后，对象就不再存在，对象的生命也就走到了尽头

7.卸载 :即类的生命周期走到了最后一步，程序中不再有该类的引用，该类也就会被JVM执行垃圾回收，从此生命结束

JVM知识点

概念：JVM百度百科词条

原理：

JVM是java的核心和基础，在java编译器和os平台之间的虚拟处理器。它是一种利用软件方法实现的抽象的计算机基于下层的操作系统和硬件平台，可以在上面执行java的字节码程序。

java编译器只要面向JVM，生成JVM能理解的代码或字节码文件。Java源文件经编译成字节码程序，通过JVM将每一条指令翻译成不同平台机器码，通过特定平台运行。

特性：

• 移植性
  无论是GC还是Hotspot都可以用在任何Java可用的地方。比方说，JRuby可以运行在其他平台上，Rails应用就可以运行在IBM主机上的JRuby上，而且这台IBM主机运行的是CP/CMS.实际上，由于Java和OpenJDK项目的开源，我们正在看到越来越多的平台的衍生，因此JVM的移植性也将越来越棒。
• 成熟
  JVM已有多年的历史，在过去的这些年里，许多开发者为它做出了许多贡献，使得它的性能一次又一次地提升，让JVM变得更加稳定、快速和广泛。
• 覆盖面
  JRuby和JVM上的其他语言项目已经被承认，一个例子是invokedynamic specification（akaJSR292）。JSR越来越配合新的语言，JVM已不再是Java一个人定制规则。JVM正在构建成为类如JRuby等项目的优良平台。还有一个MLVM（multiple languageVM）项目，好比是新特性的清算机构，是一个许多企业应用的开发者试图添加应用的地方，而这些应用正是他们想在JVM中看到的。而且JVM开发者互相协作、彼此影响，无疑这有利于JVM新特性的诞生。这些细节都可以看到JVM正在关注开发者的需求，扩大他的覆盖面。
  （摘自百度百科）

JVM内存结构

程序计数器

程序计数器是用于存放下一条指令所在单元的地址的地方。
当执行一条指令时，首先需要根据PC中存放的指令地址，将指令由内存取到指令寄存器中，此过程称为“取指令”。与此同时，PC中的地址或自动加1或由转移指针给出下一条指令的地址。此后经过分析指令，执行指令。完成第一条指令的执行，而后根据PC取出第二条指令的地址，如此循环，执行每一条指令。

java虚拟机栈

Java虚拟机栈是线程私有的，它的生命周期与线程相同（随线程而生，随线程而灭）。
栈帧包括局部变量表、操作数栈、动态链接、方法返回地址和一些附加信息。
每一个方法被调用直至执行完毕的过程，就对应这一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。

本地方法栈

本地方法栈和java虚拟机栈的功能相似，java虚拟机栈用于管理Java函数的调用，而本地方法栈用于管理本地方法的调用，但不是由Java实现的，而是由C实现的

java堆

为所有创建的对象和数组分配内存空间，被JVM中所有的线程共享，也就是凡是new出来的东西都要放在堆当中，堆内存当中的所有东西都会有地址值，通过引用可以获得其地址值

方法区

存放.class的相关信息，也就是编译后的文件存放在此

必要性

Java语言的一个非常重要的特点就是与平台的无关性。而使用Java虚拟机是实现这一特点的关键。一般的高级语言如果要在不同的平台上运行，至少需要编译成不同的目标代码。而引入Java语言虚拟机后，Java语言在不同平台上运行时不需要重新编译。Java语言使用模式Java虚拟机屏蔽了与具体平台相关的信息，使得Java语言编译程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码（字节码），就可以在多种平台上不加修改地运行。Java虚拟机在执行字节码时，把字节码解释成具体平台上的机器指令执行。
（摘自百度百科）