第二课：jvm运行机制

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第二课：jvm运行机制

1.启动流程

 java + 类-->装载配置（config文件）-->根据配置找到java.dll(为java虚拟机的主要实现)-->初始化java虚拟机（比如JNIEnv接口，findclass等操作可以通过这个接口来实现）-->找到main方法

2.如图1所示：jvm的内部结构

几个重要的组成部分：
pc寄存器：1.每个线层又有一个pc寄存器2.在线程创建时 创建3.指向下一条指令的地址4.执行本地方法时，pc的值为undefined
方法区：保存类的原信息 （类型的常量池/字段、方法信息/方法字节码）在jdk6和7中，String等常量信息置于方法，jdk7时，已经移动到了堆通常和永久区（perm）关联在一起
java堆：所有通多new操作出来的对象，都是通过堆来操作的--和程序开发密切相关--应用系统对象都保存在java堆中--所有线程共享java堆--一般是对分代GC来说，堆也是分代的（不同的gc方法需要不同的堆）--GC的主要工作区间eden--s0--s1--tenured（复制算法）
java栈：-线程私有-栈由一系列的帧组成（因此Java栈也叫做帧栈）-帧保存一个方法的局部变量、操作数栈、常量池指针-每一次方法调用创建一个帧，并压栈

3.JVM栈很重要的一个局部变量表 基本结构 （包含参数和局部变量）

  public class StackDemo{public static int runStatic(int i,long l,float f,Object O,byte b){return 0;}public int runInstance(char c,short s,boolean b){return 0；}} 

想想成每一个都是32位的一个小格子一个槽位 long是64位占俩

静态方法如下：

0 int int i
1 long long l
2 *1
3 float float f
4 reference Object o
5 int byte b

实例方法如下：

0 reference this
1 int char c
2 int short s
3 int boolean b

4. java栈 操作数栈
-java没有寄存器 所有参数传递使用操作数栈

 public static int add(int a,int b){int c = 0;c = a+b;return c;}

当执行上面程序帧栈的的操作工程

0 iconst_0 // 0压栈
1 istore_2 // 弹出int，存放于局部变量2
2 iload_0 // 把局部变量0压栈
3 iload_1 // 局部变量1压栈
4 iadd // 弹出两个变量，求和，结果压栈
5 istore_2 // 弹出结果，存放局部变量2
6 iload_2 // 局部变量2压栈
7 ireturn //返回 

5. Java栈的分配（优化手段）

-小对象（几十个bytes），在没有逃逸的情况下，可以直接分配在栈上
-直接分配在栈上，可以自动回收，减少GC压力（是指，这个栈没有了，那我就没有必要再去进行垃圾回收了）
-大对象或者逃逸对象无法栈上分配  

解释：一般来说一个栈最大几百kb，1M顶天了，所以大对象，是没有办法在栈上进行分配的。当有小对象时，当一个方法分配在栈上，执行完成之后，这些小对象随着方法的消亡而消亡，所以可以直接分派到栈上。
这里还有一个逃逸对象的概念，是指，我并不止一个线程中要用到这个对象，我在其他的线程中，也用到这个对象，所以这个对象是在栈尚无法进行分配的。
6.图2：堆、栈、方法去之间的交互

public class AddMain{// AddMain的所有信息都在方法区，包括main方法public static void main(String ){//new出来的sample对象在堆里面，test1和test2 都是sample的对象的引用，在栈里面Sample test1 = new Sample("测试1");Sample test2 = new Sample("测试2");test1.printName();test2.printName();}public class Sample{//Sample的所有信息都是在i方法区内private name;//name 的对象在堆里面，name的引用在栈里面public Sample(name){this.name = name;}//println方法也在方法区内部public class printName{System.Out.println(name);}
}

7.图三 ：关于线程
-每一个线程都有一个工作内存和主存，主存是一个共享的内存区间（可以理解成堆空间，所有线程都共享，所有线程都可以在里面存储数据）
-工作内存存放主存中变量的值的拷贝

	 图三解释：当数据从主存复制到工作内存时，必须出现两个动作：第一由主存执行的read操作，第二，由工作内存执行的相应的load操作；当数据从工作内存拷贝到主存时，也出现两个操作，一个是由工作内存存储到主存的store操作，第二，由主存执行的相应的write操作每一个操作都是原子的，即执行期间不会被中断 但是read和load之间是可以被中断的对于普通变量，一个线程中更新的值，可能无法立即加载到主存中，也就无法被其他反应在其他变量中如果需要其他线程立即可见，需要使用volatile关键字

8.volatile关键字

public class VolatileStopThread extends Thread{private volatile boolean stop = false;public void stopMe(){stop = true ;}public void run(){int i = 0 ;while(!stop)i++}System.out..println("stop Thread");}public static void main(String args[]) throws InterruptException{VolatileStopThread t = new VolatileStopThread();t.start();Thread.sleep(1000);t.stopMe();Thread.sleep(1000);}} 

volatile不能代替锁（线程不安全的）
一般认为volatile比锁的性能要好（不绝对）

选择使用volatile的条件是：
语义是否满足应用

如果这个里面没有volatile这个关键字的话，这个VolatileStopThread只在自己的工作内存当中查找这个stop的值，因此永远也不会停止

9.内存模型可见的概念
1.可见性

  可见性是指在我修改了线程的值的时候，其他的线程能够立即知道(这里说的不是能够知道，是立即知道)能够实现可见性的几种方法1.volatile 2.synchronized(unlock之前，写变量值回主存)线程间的同步，这个词就是同步3.final（一旦初始化完成，其他线程就可见，常量）

2.有序性。（在一个线程当中，所有的指令，所有的操作都是有序执行的）
但是在另一个线程当中，去观察本线程，也许就是无序的（两种可能，第一种就是指令重排，第二种就是与主存存在同步延时）

 指令重排：在编译器中，会自动重排一些语句，比如a=1，b=2。在编译器的理解下，它不考虑语句的语义，如果他认为这是可以重排的，那么就会发生指令重排。但是如果a=1，b=a 这个就不可以发生指令重排

指令重排的一个例子：

public class OrderExample{int a = 0 ;boolean flag = false ;
public void writer(){a = 1;flag = true ; }public void reader(){if (flag){int i = a + 1;...}
}
}

解释上述代码：

   线程A首先执行write（）方法线程B接着执行reader（）方法线程B在 int i = a+1是不一定能看到a已经被赋值给1的，因为在write中，两句话的顺序可能会被打乱 （这个时候就体现了操作重排了）这个时候，两个方法都是同一个操作级别的，当你的flag = true时，这个时候reader就进来了，把flag取走了那么在执行的时候，最后的结果是多少呢 线程A：                   线程B：flag = true          flag = true（此时a = 0） a = 1 但是我想保证他的有序性，因为有时候是必要的，那我应该怎么做呢：我就可以在两个方法都加上synchronized关键字，加上suynchronized关键字之后，即使A线程出现了指令重排，但是线程B是进不来的，所以是要把一个线程运行完成之后，直到把线程锁释放，才能够运行下一个。不再是平行运行，而是属于一个串行了。

指令重排基本原则：

-程序顺序原则：一个程序内保证语义的串行性
-volatile规则：volatile变量的写，先发生于读
-锁规则：解锁（unlock）必然发生在所后的加锁（lock）前
-传递性：A先于B，B先于C，那么A必然先于C
-线程的 start方法先于它的每一个动作
-线程的所有操作电鱼线程的中介（Thread.join（））
-线程的中断（interrupt（））先于被中断线程的代码
-对象的构造函数执行结束先于finalize（）方法

10.解释执行和编译执行的区别
解释执行：

  -解释执行以解释的方式运行字节码-解释执行的意思是：读一句，执行一句	

编译执行：

-将字节码编译成机器码
-直接执行机器码
-运行时编译
-编译后性能有数量级的提升（10倍以上）