Java虚拟机中,数据类型可以分为两类:基本类型和引用类型。
基本类型的变量保存原始值,即:他代表的值就是数值本身;而引用类型的变量保存引用值。
“引用值”代表了某个对象的引用,而不是对象本身,对象本身存放在这个引用值所表示的地址的位置。
基本类型包括:byte,boolean(1 byte),short,char(2 bytes),int,float(4 bytes),long,double(8 bytes),returnAddress(不确定是否是基本类型)
引用类型包括:类类型,接口类型和数组。
>>堆与栈
栈是运行时的单位,而堆是存储的单位。
栈解决程序的运行问题,即程序如何执行,或者说如何处理数据;堆解决的是数据存储的问题,即数据怎么放、放在哪儿。
在Java中一个线程就会相应有一个线程栈与之对应,这点很容易理解,因为不同的线程执行逻辑有所不同因此需要一个独立的线程栈。而堆则是所有线程共享的。栈因为是运行单位,因此里面存储的信息都是跟当线程(或程序)相关信息的。包括局部变量、程序运行状态、方法返回值等等;而堆只负责存储对象信息。
堆中存的是对象。栈中存的是基本数据类型和堆中对象的引用。
堆和栈中,栈是程序运行最根本的东西。程序运行可以没有堆,但是不能没有栈。而堆是为栈进行数据存储服务,说白了堆就是一块共享的内存。不过,正是因为堆和栈的分离的思想,才使得Java的垃圾回收成为可能。
Java中,栈的大小通过-Xss来设置,当栈中存储数据比较多时,需要适当调大这个值,否则会出现java.lang.StackOverflowError异常。常见的出现这个异常的是无法返回的递归,因为此时栈中保存的信息都是方法返回的记录点。
>>Java中的参数传递时传值呢?还是传引用?
要说明这个问题,先要明确两点:
1. 不要试图与C进行类比,Java中没有指针的概念。
2. 程序运行永远都是在栈中进行的,因而参数传递时,只存在传递基本类型和对象引用的问题。不会直接传对象本身。
明确以上两点后。Java在方法调用传递参数时,因为没有指针,所以它都是进行传值调用(这点可以参考C的传值调用)。因此,很多书里面都说Java是进行传值调用,这点没有问题,而且也简化的C中复杂性。
传值传引用都不够准确,可以理解成传引用变量的副本值。引用变量分为字面值引用变量(即基本数据类型引用变量)和对象引用变量 。 详情需要了解数据类型使用机制和堆栈的概念:http://www.cnblogs.com/alexlo/archive/2013/02/21/2920209.html
对象引用变量:即普通java对象的引用变量 ,如 String a = "abc" , a就是对象引用变量。java 是不能直接操作对象的,只能通过对“对象引用的操作”来操作对象。而对象的引用的表示就是对象变量。可以多个对象引用变量指向同一个对象。
字面值引用变量:即普通数据类型的引用变量 ,如 int b = 1 , b就是字面值引用变量。可以有多个字面值引用变量指向同一字面值,但其中一个引用修改字面值,不会影响另一个引用字面值,这点要与对象引用区别开。
>>Java对象的大小
基本数据的类型的大小是固定的,Java基本数据类型与位运算,这里就不多说了。对于非基本类型的Java对象,其大小就值得商榷。在Java中,一个空Object对象的大小是8byte,这个大小只是保存堆中一个没有任何属性的对象的大小。看下面语句:
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Object ob = new Object();
这样在程序中完成了一个Java对象的生命,但是它所占的空间为:4byte(栈)+8byte(堆)。4byte是上面部分所说的Java栈中保存引用的所需要的空间。而那8byte则是Java堆中对象的信息。因为所有的Java非基本类型的对象都需要默认继承Object对象,因此不论什么样的Java对象,其大小都必须是大于8byte。
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Class NewObject {
int count;
boolean flag;
Object ob;
}
其大小为:空对象大小(8byte)+int大小(4byte)+Boolean大小(1byte)+空Object引用的大小(4byte)=17byte。
但是因为Java在对对象内存分配时都是以8的整数倍来分,因此大于17byte的最接近8的整数倍的是24,因此此对象的大小为24byte。
这里需要注意一下基本类型的包装类型的大小。因为这种包装类型已经成为对象了,因此需要把他们作为对象来看待。包装类型的大小至少是12byte(声明一个空Object至少需要的空间),而且12byte没有包含任何有效信息,同时,因为Java对象大小是8的整数倍,因此一个基本类型包装类的大小至少是16byte。这个内存占用是很恐怖的,它是使用基本类型的N倍(N>2),有些类型的内存占用更是夸张(随便想下就知道了)。
因此,可能的话应尽量少使用包装类。在JDK5.0以后,因为加入了自动类型装换,因此,Java虚拟机会在存储方面进行相应的优化。
>>引用类型
对象引用类型分为强引用、软引用、弱引用和虚引用。
强引用:就是我们一般声明对象时虚拟机生成的引用,强引用环境下,垃圾回收时需要严格判断当前对象是否被强引用,如果被强引用,则不会被垃圾回收。
软引用:软引用一般被做为缓存来使用。与强引用的区别是,软引用在垃圾回收时,虚拟机会根据当前系统的剩余内存来决定是否对软引用进行回收。如果剩余内存比较紧张,则虚拟机会回收软引用所引用的空间;如果剩余内存相对富裕,则不会进行回收。换句话说,虚拟机在发生OutOfMemory时,肯定是没有软引用存在的。
弱引用:弱引用与软引用类似,都是作为缓存来使用。但与软引用不同,弱引用在进行垃圾回收时,是一定会被回收掉的,因此其生命周期只存在于一个垃圾回收周期内。
强引用不用说,我们系统一般在使用时都是用的强引用。而“软引用”和“弱引用”比较少见。他们一般被作为缓存使用,而且一般是在内存大小比较受限的情况下做为缓存。因为如果内存足够大的话,可以直接使用强引用作为缓存即可,同时可控性更高。因而,他们常见的是被使用在桌面应用系统的缓存。
JVM的生命周期
一、首先分析两个概念
JVM实例和JVM执行引擎实例
(1)JVM实例对应了一个独立运行的java程序,它是进程级别。
(2)JVM执行引擎实例则对应了属于用户运行程序的线程,它是线程级别的。
二、JVM的生命周期
(1)JVM实例的诞生:当启动一个Java程序时,一个JVM实例就产生了,任何一个拥有public static void main(String[] args)函数的class都可以作为JVM实例运行的起点。
(2)JVM实例的运行 main()作为该程序初始线程的起点,任何其他线程均由该线程启动。JVM内部有两种线程:守护线程和非守护线程,main()属于非守护线程,守护线程通常由JVM自己使用,java程序也可以标明自己创建的线程是守护线程。
(3)JVM实例的消亡:当程序中的所有非守护线程都终止时,JVM才退出;若安全管理器允许,程序也可以使用Runtime类或者System.exit()来退出。
JVM的体系结构
一、JVM的内部体系结构分为三部分,
(1)类装载器(ClassLoader)子系统
作用: 用来装载.class文件
(2)执行引擎
作用:执行字节码,或者执行本地方法
(3)运行时数据区
方法区,堆,java栈,PC寄存器,本地方法栈
JVM类加载器
一、 JVM将整个类加载过程划分为了三个步骤:
(1)装载
装载过程负责找到二进制字节码并加载至JVM中,JVM通过类名、类所在的包名通过ClassLoader来完成类的加载,同样,也采用以上三个元素来标识一个被加载了的类:类名+包名+ClassLoader实例ID。
(2)链接
链接过程负责对二进制字节码的格式进行校验、初始化装载类中的静态变量以及解析类中调用的接口、类。在完成了校验后,JVM初始化类中的静态变量,并将其值赋为默认值。最后一步为对类中的所有属性、方法进行验证,以确保其需要调用的属性、方法存在,以及具备应的权限(例如public、private域权限等),会造成NoSuchMethodError、NoSuchFieldError等错误信息。
(3)初始化
初始化过程即为执行类中的静态初始化代码、构造器代码以及静态属性的初始化,在四种情况下初始化过程会被触发执行:调用了new;反射调用了类中的方法;子类调用了初始化;JVM启动过程中指定的初始化类。
二、JVM两种类装载器包括:启动类装载器和用户自定义类装载器:
启动类装载器是JVM实现的一部分,用户自定义类装载器则是Java程序的一部分,必须是ClassLoader类的子类。
主要分为以下几类:
(1) Bootstrap ClassLoader
这是JVM的根ClassLoader,它是用C++实现的,JVM启动时初始化此ClassLoader,并由此ClassLoader完成$JAVA_HOME中jre/lib/rt.jar(Sun JDK的实现)中所有class文件的加载,这个jar中包含了java规范定义的所有接口以及实现。
(2) Extension ClassLoader
JVM用此classloader来加载扩展功能的一些jar包
(3) System ClassLoader
JVM用此classloader来加载启动参数中指定的Classpath中的jar包以及目录,在Sun JDK中ClassLoader对应的类名为AppClassLoader。
(4) User-Defined ClassLoader
User-DefinedClassLoader是Java开发人员继承ClassLoader抽象类自行实现的ClassLoader,基于自定义的ClassLoader可用于加载非Classpath中的jar以及目录
三、ClassLoader抽象类提供了几个关键的方法:
(1)loadClass
此方法负责加载指定名字的类,ClassLoader的实现方法为先从已经加载的类中寻找,如没有则继续从parent ClassLoader中寻找,如仍然没找到,则从System ClassLoader中寻找,最后再调用findClass方法来寻找,如要改变类的加载顺序,则可覆盖此方法
(2)findLoadedClass
此方法负责从当前ClassLoader实例对象的缓存中寻找已加载的类,调用的为native的方法。
(3) findClass
此方法直接抛出ClassNotFoundException,因此需要通过覆盖loadClass或此方法来以自定义的方式加载相应的类。
(4) findSystemClass
此方法负责从System ClassLoader中寻找类,如未找到,则继续从Bootstrap ClassLoader中寻找,如仍然为找到,则返回null。
(5)defineClass
此方法负责将二进制的字节码转换为Class对象
(6) resolveClass
此方法负责完成Class对象的链接,如已链接过,则会直接返回。
四、简单的classLoader例子
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