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多线程笔记(一)

Java与JVM

JVM运行时数据区

线程共享:所有线程都能访问这块内存区域,随虚拟机或者GC而创建和销毁。

线程独占:每个线程都会有它独立的空间,随线程生命周期而创建和销毁。

方法区 作用:存储加载的类信息(class name,super class,interface,fields,methods)、常量、静态变量、JIT编译后的代码等数据.

GC:方法区存在垃圾回收,但回收频率低;回收主要针对常量池的回收,和类型的卸载;当方法区无法满足内存需求时,报OOM。

堆内存 作用:唯一的目的就是存放对象实例,几乎所有的对象、数组都在这里存放。对于大多数应用来说,堆是JVM管理的内存中最大的一块内存区域,也是最容易OOM的区域。大多数JVM都将堆实现为大小可扩展(通过-Xms、-Xms控制)

怎么判断对象能否回收

可达性分析算法:主流的商用程序语言(Java、C#)都是通过可达性分析算法来判定对象是否存活,GCRoots可以是:1、虚拟机;2、方法中静态属性引用的对象;3、方法区中常量引用的对象;Native方法引用的对象。

线程独占(栈)

虚拟机栈:线程中方法执行的模型,每个方法执行时,就会在虚拟机栈中创建一个栈帧,每个方法从调用到执行的过程,就对应着栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。

栈帧:虚拟机由多个栈帧组成。一个线程会执行一个或者多个方法,一个方法对应一个栈帧。

本地方法栈:和虚拟机栈功能类似,虚拟机栈是为执行java方法而准备的,本地方法栈是为使用Native本地方法而准备的。《Java虚拟机规范》中对Native本地使用的语言、使用方式与数据结构没有强制规定。HotSpot虚拟机中的虚拟机栈和本地方法栈合二为一。

程序计数器:记录当前线程执行字节码的位置,字节码解释器工作时,就是通过改变计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令。如何执行Java方法,存储的是字节码指令地址,如果执行Native方法,计数器为空。不会有OOM的区域。

直接内存:不是JVM运行时数据区的一部分,也不是《Java虚拟机规范》中定义的内存区域,是我们常说的堆外内存。JDK1.4引入NIO,它可以使用Native函数库直接分配堆外内存,然后通过一个存在Java堆中的DirectByteBuffer对象作为操作这块内存区域的引用进行操作。直接内存不受Java堆大小限制,当内存总和大于机器物理内存时,会OOM。

Java类文件结构

这样一段代码,在JVM中如何执行

magic:0*CAFEBABE (魔数)头消息 minor_version:0 major_version:JDK版本号 1.6(50);1.7(51);1.8(52);

constant_pool_count:常量池数量 对应的常量下图

access_flags:访问修饰符 一共 16 个比特位,这里只使用了 8 个比特位,如果最低位为 1 说明该 Class 被修饰为 public,为 0 则说明没有被修饰为 public。一个标志占了一个位,有两个状态,1 为被修饰了某个状态,0 表示没有被修饰为某个状态。

例如:

0x0011(0000 0000 0001 0001):public + final

0x0201(0000 0010 0000 0001):public + 接口

类、父类、父接口索引的集合 this_class;super_class;(单继承)

interface_count; interfaces;(可以多接口实现)

字段信息

fields_count:多少字段

fields:一个字段对应一个fields

name_index 占两个字节,它存储的是当前字段的名称在常量池中的偏移量值。

descriptor_index 占两个字节,它是对当前字段基本数据类型的描述,存储的也是一个字符常量在常量池中的偏移值。但是你如果对应到常量池中去看的话,你会发现这个描述符的的值是: I

public(access_flags) int(name_index) age(descriptor_index) = 15;

接下来的 attributes_count 和 attributes 描述的是当前字段的「属性」。所谓「属性」也即字段的额外信息描述。我们的第一个字段没有额外的属性,所以 attributes_count 为 0 。(类似key,vaule)

方法信息

class文件结构-程序main方法入口

  • 字节码 助记符 指令含义
  • 0x00 nop 什么都不做
  • 0x01 aconst_null 将null推送至栈顶
  • 0x02 iconst_m1 将int型-1推送至栈顶
  • 0x03 iconst_0 将int型0推送至栈顶
  • 0x04 iconst_1 将int型1推送至栈顶
  • 0x05 iconst_2 将int型2推送至栈顶
  • 0x06 iconst_3 将int型3推送至栈顶
  • 0x07 iconst_4 将int型4推送至栈顶
  • 0x08 iconst_5 将int型5推送至栈顶
  • 0x09 lconst_0 将long型0推送至栈顶
  • 0x0a lconst_1 将long型1推送至栈顶
  • 0x0b fconst_0 将float型0推送至栈顶
  • 0x0c fconst_1 将float型1推送至栈顶
  • 0x0d fconst_2 将float型2推送至栈顶
  • 0x0e dconst_0 将do le型0推送至栈顶
  • 0x0f dconst_1 将do le型1推送至栈顶
  • 0x10 bipush 将单字节的常量值(-128~127)推送至栈顶
  • 0x11 sipush 将一个短整型常量值(-32768~32767)推送至栈顶
  • 0x12 ldc 将int, float或String型常量值从常量池中推送至栈顶
  • 0x13 ldc_w 将int, float或String型常量值从常量池中推送至栈顶(宽索引)
  • 0x14 ldc2_w 将long或do le型常量值从常量池中推送至栈顶(宽索引)
  • 0x15 iload 将指定的int型本地变量
  • 0x16 lload 将指定的long型本地变量
  • 0x17 fload 将指定的float型本地变量
  • 0x18 dload 将指定的do le型本地变量
  • 0x19 aload 将指定的引用类型本地变量
  • 0x1a iload_0 将第一个int型本地变量
  • 0x1b iload_1 将第二个int型本地变量
  • 0x1c iload_2 将第三个int型本地变量
  • 0x1d iload_3 将第四个int型本地变量
  • 0x1e lload_0 将第一个long型本地变量
  • 0x1f lload_1 将第二个long型本地变量
  • 0x20 lload_2 将第三个long型本地变量
  • 0x21 lload_3 将第四个long型本地变量
  • 0x22 fload_0 将第一个float型本地变量
  • 0x23 fload_1 将第二个float型本地变量
  • 0x24 fload_2 将第三个float型本地变量
  • 0x25 fload_3 将第四个float型本地变量
  • 0x26 dload_0 将第一个do le型本地变量
  • 0x27 dload_1 将第二个do le型本地变量
  • 0x28 dload_2 将第三个do le型本地变量
  • 0x29 dload_3 将第四个do le型本地变量
  • 0x2a aload_0 将第一个引用类型本地变量
  • 0x2b aload_1 将第二个引用类型本地变量
  • 0x2c aload_2 将第三个引用类型本地变量
  • 0x2d aload_3 将第四个引用类型本地变量
  • 0x2e iaload 将int型数组指定索引的值推送至栈顶
  • 0x2f laload 将long型数组指定索引的值推送至栈顶
  • 0x30 faload 将float型数组指定索引的值推送至栈顶
  • 0x31 daload 将do le型数组指定索引的值推送至栈顶
  • 0x32 aaload 将引用型数组指定索引的值推送至栈顶
  • 0x33 baload 将boolean或byte型数组指定索引的值推送至栈顶
  • 0x34 caload 将char型数组指定索引的值推送至栈顶
  • 0x35 saload 将short型数组指定索引的值推送至栈顶
  • 0x36 istore 将栈顶int型数值存入指定本地变量
  • 0x37 lstore 将栈顶long型数值存入指定本地变量
  • 0x38 fstore 将栈顶float型数值存入指定本地变量
  • 0x39 dstore 将栈顶do le型数值存入指定本地变量
  • 0x3a astore 将栈顶引用型数值存入指定本地变量
  • 0x3b istore_0 将栈顶int型数值存入第一个本地变量
  • 0x3c istore_1 将栈顶int型数值存入第二个本地变量
  • 0x3d istore_2 将栈顶int型数值存入第三个本地变量
  • 0x3e istore_3 将栈顶int型数值存入第四个本地变量
  • 0x3f lstore_0 将栈顶long型数值存入第一个本地变量
  • 0x40 lstore_1 将栈顶long型数值存入第二个本地变量
  • 0x41 lstore_2 将栈顶long型数值存入第三个本地变量
  • 0x42 lstore_3 将栈顶long型数值存入第四个本地变量
  • 0x43 fstore_0 将栈顶float型数值存入第一个本地变量
  • 0x44 fstore_1 将栈顶float型数值存入第二个本地变量
  • 0x45 fstore_2 将栈顶float型数值存入第三个本地变量
  • 0x46 fstore_3 将栈顶float型数值存入第四个本地变量
  • 0x47 dstore_0 将栈顶do le型数值存入第一个本地变量
  • 0x48 dstore_1 将栈顶do le型数值存入第二个本地变量
  • 0x49 dstore_2 将栈顶do le型数值存入第三个本地变量
  • 0x4a dstore_3 将栈顶do le型数值存入第四个本地变量
  • 0x4b astore_0 将栈顶引用型数值存入第一个本地变量
  • 0x4c astore_1 将栈顶引用型数值存入第二个本地变量
  • 0x4d astore_2 将栈顶引用型数值存入第三个本地变量
  • 0x4e astore_3 将栈顶引用型数值存入第四个本地变量
  • 0x4f iastore 将栈顶int型数值存入指定数组的指定索引位置
  • 0x50 lastore 将栈顶long型数值存入指定数组的指定索引位置
  • 0x51 fastore 将栈顶float型数值存入指定数组的指定索引位置
  • 0x52 dastore 将栈顶do le型数值存入指定数组的指定索引位置
  • 0x53 aastore 将栈顶引用型数值存入指定数组的指定索引位置
  • 0x54 bastore 将栈顶boolean或byte型数值存入指定数组的指定索引位置
  • 0x55 castore 将栈顶char型数值存入指定数组的指定索引位置
  • 0x56 sastore 将栈顶short型数值存入指定数组的指定索引位置
  • 0x57 pop 将栈顶数值弹出 (数值不能是long或do le类型的)
  • 0x58 pop2 将栈顶的一个(long或do le类型的)或两个数值弹出(其它)
  • 0x59 dup 复制栈顶数值并将复制值压入栈顶
  • 0x5a dup_x1 复制栈顶数值并将两个复制值压入栈顶
  • 0x5b dup_x2 复制栈顶数值并将三个(或两个)复制值压入栈顶
  • 0x5c dup2 复制栈顶一个(long或do le类型的)或两个(其它)数值并将复制值压入栈顶
  • 0x5d dup2_x1 dup_x1 指令的双倍版本
  • 0x5e dup2_x2 dup_x2 指令的双倍版本
  • 0x5f swap 将栈最顶端的两个数值互换(数值不能是long或do le类型的)
  • 0x60 iadd 将栈顶两int型数值相加并将结果压入栈顶
  • 0x61 ladd 将栈顶两long型数值相加并将结果压入栈顶
  • 0x62 fadd 将栈顶两float型数值相加并将结果压入栈顶
  • 0x63 dadd 将栈顶两do le型数值相加并将结果压入栈顶
  • 0x64 is 将栈顶两int型数值相减并将结果压入栈顶
  • 0x65 ls 将栈顶两long型数值相减并将结果压入栈顶
  • 0x66 fs 将栈顶两float型数值相减并将结果压入栈顶
  • 0x67 ds 将栈顶两do le型数值相减并将结果压入栈顶
  • 0x68 imul 将栈顶两int型数值相乘并将结果压入栈顶
  • 0x69 lmul 将栈顶两long型数值相乘并将结果压入栈顶
  • 0x6a fmul 将栈顶两float型数值相乘并将结果压入栈顶
  • 0x6b dmul 将栈顶两do le型数值相乘并将结果压入栈顶
  • 0x6c idiv 将栈顶两int型数值相除并将结果压入栈顶
  • 0x6d ldiv 将栈顶两long型数值相除并将结果压入栈顶
  • 0x6e fdiv 将栈顶两float型数值相除并将结果压入栈顶
  • 0x6f ddiv 将栈顶两do le型数值相除并将结果压入栈顶
  • 0x70 irem 将栈顶两int型数值作取模运算并将结果压入栈顶
  • 0x71 lrem 将栈顶两long型数值作取模运算并将结果压入栈顶
  • 0x72 frem 将栈顶两float型数值作取模运算并将结果压入栈顶
  • 0x73 drem 将栈顶两do le型数值作取模运算并将结果压入栈顶
  • 0x74 ineg 将栈顶int型数值取负并将结果压入栈顶
  • 0x75 lneg 将栈顶long型数值取负并将结果压入栈顶
  • 0x76 fneg 将栈顶float型数值取负并将结果压入栈顶
  • 0x77 dneg 将栈顶do le型数值取负并将结果压入栈顶
  • 0x78 ishl 将int型数值左移位指定位数并将结果压入栈顶
  • 0x79 lshl 将long型数值左移位指定位数并将结果压入栈顶
  • 0x7a ishr 将int型数值右(符号)移位指定位数并将结果压入栈顶
  • 0x7b lshr 将long型数值右(符号)移位指定位数并将结果压入栈顶
  • 0x7c iushr 将int型数值右(无符号)移位指定位数并将结果压入栈顶
  • 0x7d lushr 将long型数值右(无符号)移位指定位数并将结果压入栈顶
  • 0x7e iand 将栈顶两int型数值作“按位与”并将结果压入栈顶
  • 0x7f land 将栈顶两long型数值作“按位与”并将结果压入栈顶
  • 0x80 ior 将栈顶两int型数值作“按位或”并将结果压入栈顶
  • 0x81 lor 将栈顶两long型数值作“按位或”并将结果压入栈顶
  • 0x82 ixor 将栈顶两int型数值作“按位异或”并将结果压入栈顶
  • 0x83 lxor 将栈顶两long型数值作“按位异或”并将结果压入栈顶
  • 0x84 iinc 将指定int型变量增加指定值(i++, i–, i+=2)
  • 0x85 i2l 将栈顶int型数值强制转换成long型数值并将结果压入栈顶
  • 0x86 i2f 将栈顶int型数值强制转换成float型数值并将结果压入栈顶
  • 0x87 i2d 将栈顶int型数值强制转换成do le型数值并将结果压入栈顶
  • 0x88 l2i 将栈顶long型数值强制转换成int型数值并将结果压入栈顶
  • 0x89 l2f 将栈顶long型数值强制转换成float型数值并将结果压入栈顶
  • 0x8a l2d 将栈顶long型数值强制转换成do le型数值并将结果压入栈顶
  • 0x8b f2i 将栈顶float型数值强制转换成int型数值并将结果压入栈顶
  • 0x8c f2l 将栈顶float型数值强制转换成long型数值并将结果压入栈顶
  • 0x8d f2d 将栈顶float型数值强制转换成do le型数值并将结果压入栈顶
  • 0x8e d2i 将栈顶do le型数值强制转换成int型数值并将结果压入栈顶
  • 0x8f d2l 将栈顶do le型数值强制转换成long型数值并将结果压入栈顶
  • 0x90 d2f 将栈顶do le型数值强制转换成float型数值并将结果压入栈顶
  • 0x91 i2b 将栈顶int型数值强制转换成byte型数值并将结果压入栈顶
  • 0x92 i2c 将栈顶int型数值强制转换成char型数值并将结果压入栈顶
  • 0x93 i2s 将栈顶int型数值强制转换成short型数值并将结果压入栈顶
  • 0x94 lcmp 比较栈顶两long型数值大小,并将结果(1,0,-1)压入栈顶
  • 0x95 fcmpl 比较栈顶两float型数值大小,并将结果(1,0,-1)压入栈顶;当其中一个数值为NaN时,将-1压入栈顶
  • 0x96 fcmpg 比较栈顶两float型数值大小,并将结果(1,0,-1)压入栈顶;当其中一个数值为NaN时,将1压入栈顶
  • 0x97 dcmpl 比较栈顶两do le型数值大小,并将结果(1,0,-1)压入栈顶;当其中一个数值为NaN时,将-1压入栈顶
  • 0x98 dcmpg 比较栈顶两do le型数值大小,并将结果(1,0,-1)压入栈顶;当其中一个数值为NaN时,将1压入栈顶
  • 0x99 ifeq 当栈顶int型数值等于0时跳转
  • 0x9a ifne 当栈顶int型数值不等于0时跳转
  • 0x9b iflt 当栈顶int型数值小于0时跳转
  • 0x9c ifge 当栈顶int型数值大于等于0时跳转
  • 0x9d ifgt 当栈顶int型数值大于0时跳转
  • 0x9e ifle 当栈顶int型数值小于等于0时跳转
  • 0x9f if_icmpeq 比较栈顶两int型数值大小,当结果等于0时跳转
  • 0xa0 if_icmpne 比较栈顶两int型数值大小,当结果不等于0时跳转
  • 0xa1 if_icmplt 比较栈顶两int型数值大小,当结果小于0时跳转
  • 0xa2 if_icmpge 比较栈顶两int型数值大小,当结果大于等于0时跳转
  • 0xa3 if_icmpgt 比较栈顶两int型数值大小,当结果大于0时跳转
  • 0xa4 if_icmple 比较栈顶两int型数值大小,当结果小于等于0时跳转
  • 0xa5 if_acmpeq 比较栈顶两引用型数值,当结果相等时跳转
  • 0xa6 if_acmpne 比较栈顶两引用型数值,当结果不相等时跳转
  • 0xa7 goto 无条件跳转
  • 0xa8 jsr 跳转至指定16位offset位置,并将jsr下一条指令地址压入栈顶
  • 0xa9 ret 返回至本地变量
  • 0xaa tableswitch 用于switch条件跳转,case值连续(可变长度指令)
  • 0xab lookupswitch 用于switch条件跳转,case值不连续(可变长度指令)
  • 0xac ireturn 从当前方法返回int
  • 0xad lreturn 从当前方法返回long
  • 0xae freturn 从当前方法返回float
  • 0xaf dreturn 从当前方法返回do le
  • 0xb0 areturn 从当前方法返回对象引用
  • 0xb1 return 从当前方法返回void
  • 0xb2 getstatic 获取指定类的静态域,并将其值压入栈顶
  • 0xb3 putstatic 为指定的类的静态域赋值
  • 0xb4 getfield 获取指定类的实例域,并将其值压入栈顶
  • 0xb5 putfield 为指定的类的实例域赋值
  • 0xb6 invokevirtual 调用实例方法
  • 0xb7 invokespecial 调用超类构造方法,实例初始化方法,私有方法
  • 0xb8 invokestatic 调用静态方法
  • 0xb9 invokeinterface 调用接口方法
  • 0xba – 无此指令
  • 0xbb new 创建一个对象,并将其引用值压入栈顶
  • 0xbc newarray 创建一个指定原始类型(如int, float, char…)的数组,并将其引用值压入栈顶
  • 0xbd anewarray 创建一个引用型(如类,接口,数组)的数组,并将其引用值压入栈顶
  • 0xbe arraylength 获得数组的长度值并压入栈顶
  • 0xbf athrow 将栈顶的异常抛出
  • 0xc0 checkcast 检验类型转换,检验未通过将抛出ClassCastException
  • 0xc1 instanceof 检验对象是否是指定的类的实例,如果是将1压入栈顶,否则将0压入栈顶
  • 0xc2 monitorenter 获得对象的锁,用于同步方法或同步块
  • 0xc3 monitorexit 释放对象的锁,用于同步方法或同步块
  • 0xc4 wide <待补充>
  • 0xc5 multianewarray 创建指定类型和指定维度的多维数组(执行该指令时,操作栈中必须* 包含各维度的长度值),并将其引用值压入栈顶
  • 0xc6 ifnull 为null时跳转
  • 0xc7 ifnonnull 不为null时跳转
  • 0xc8 goto_w 无条件跳转(宽索引)
  • 0xc9 jsr_w 跳转至指定32位offset位置,并将jsr_w下一条指令地址压入栈顶
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