面试准备之JVM系列二

简介: 面试准备之JVM系列二

Java 类加载器总结


JVM 中内置了三个重要的 ClassLoader,除了 BootstrapClassLoader,其他类加载器均由 Java 实现且全部继承自java.lang.ClassLoader


  1. BootstrapClassLoader(启动类加载器) :最顶层的加载类,由C++实现,负责加载 %JAVA_HOME%/lib目录下的 jar 包和类或者或被 -Xbootclasspath参数指定的路径中的所有类。


  1. ExtensionClassLoader(扩展类加载器) :主要负责加载目录 %JRE_HOME%/lib/ext 目录下的 jar 包和类,或被 java.ext.dirs 系统变量所指定的路径下的jar包。


  1. SystemClassLoader(应用程序类加载器) :面向我们用户的加载器,负责加载当前应用 classpath 下的所有 jar 包和类。


双亲委派模型


概念介绍

1.jpg


如上图所示的类加载器之间的这种层次关系,被称为类加载器的双亲委派模型。双亲委派模型要求除了顶层的启动类加载器外,其余的类加载器都应当有自己的父类加载器。这里的类加载器之间的父子关系一般不会以继承的关系来实现,而是都使用组合关系来复用父加载器的代码。


每一个类都有一个对应它的类加载器。系统中的 ClassLoder 在协同工作的时候会默认使用 双亲委派模型 。即在类加载的时候,系统会首先判断当前类是否被加载过。已经被加载的类会直接返回,否则才会尝试加载。加载的时候,首先会把该请求委派该父类加载器的 loadClass() 处理,因此所有的请求最终都应该传送到顶层的启动类加载器 BootstrapClassLoader 中。当父类加载器无法处理时,才由自己来处理。当父类加载器为 null 时,会使用启动类加载器 BootstrapClassLoader 作为父类加载器。

每个类加载都有一个父类加载器,我们通过下面的程序来验证。


public class ClassLoaderDemo {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("ClassLodarDemo's ClassLoader is " + ClassLoaderDemo.class.getClassLoader());
        System.out.println("The Parent of ClassLodarDemo's ClassLoader is " + ClassLoaderDemo.class.getClassLoader().getParent());
        System.out.println("The GrandParent of ClassLodarDemo's ClassLoader is " + ClassLoaderDemo.class.getClassLoader().getParent().getParent());
    }
}
复制代码


执行结果为:


ClassLodarDemo's ClassLoader is sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
The Parent of ClassLodarDemo's ClassLoader is sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@60e53b93
The GrandParent of ClassLodarDemo's ClassLoader is null
复制代码


AppClassLoader的父类加载器为ExtClassLoaderExtClassLoader的父类加载器为null,null并不代表ExtClassLoader没有父类加载器,而是 BootstrapClassLoader


双亲委派模型有什么好处?


比如位于rt.jar包中的类 java.lang.Object,无论哪个加载器加载这个类,最终都是委托给顶层的启动类加载器进行加载,确保了 Object 类在各种加载器环境中都是同一个类。


如果我们不想用双亲委派模型怎么办?


为了避免双亲委托机制,我们可以自己定义一个类加载器, 继承 ClassLoader ,然后重写 loadClass() 即可。


聊一聊逃逸分析


前言


Java 语言编译与解释并存


当 .class 字节码文件通过 JVM 转为机器可以执行的二进制机器码时,JVM 类加载器首先加载字节码文件,然后通过解释器逐行进行解释执行,这种方式的执行速度相对比较慢。而且有些方法和代码块是反复被调用的(也就是所谓的热点代码),所以后面引进了 JIT 编译器,而 JIT 属于运行时编译。当 JIT 编译器完成一次编译后,会将字节码对应的机器码保存下来,下次可以直接调用。这也解释了我们为什么经常会说 Java 是编译与解释共存的语言。


JIT 编译器


即时编译(Just-in-time Compilation,JIT)是一种通过在运行时将字节码翻译为机器码,从而改善字节码编译语言性能的技术。在 HotSpot 实现中有多种选择:C1、C2和C1+C2,分别对应 client、server 和分层编译。 1、C1编译速度快,优化方式比较保守; 2、C2编译速度慢,优化方式比较激进; 3、C1+C2在开始阶段采用C1编译,当代码运行到一定热度之后采用C2重新编译;


在 JDK1.8之前,分层编译默认是关闭的,可以添加-server -XX:+TieredCompilation参数进行开启。


在编译期间,JIT会对代码做很多优化。其中有一部分优化的目的就是减少内存堆分配压力,其中一种重要的技术叫做逃逸分析


逃逸分析


逃逸分析并不是直接的优化手段,而是一个代码分析,通过动态分析对象的作用域,为其它优化手段如栈上分配、标量替换和同步消除等提供依据,发生逃逸行为的情况有两种:方法逃逸和线程逃逸。


1、方法逃逸:当一个对象在方法中定义之后,作为参数传递到其它方法中;


如下述代码所示:


public static StringBuffer craeteStringBuffer(String s1, String s2) {
    StringBuffer sb = new StringBuffer();
    sb.append(s1);
    sb.append(s2);
    return sb;
}
public static String createStringBuffer(String s1, String s2) {
    StringBuffer sb = new StringBuffer();
    sb.append(s1);
    sb.append(s2);
    return sb.toString();
}
复制代码


第一段代码中的sb就逃逸了,而第二段代码中的sb就没有逃逸。

2、线程逃逸:如类变量或实例变量,可能被其它线程访问到;

如果不存在逃逸行为,则可以对该对象进行如下优化:同步消除、标量替换和栈上分配。


同步消除


线程同步本身比较耗费资源,如果确定一个对象不会逃逸出线程,无法被其它线程访问到,那该对象的读写就不会存在竞争,则可以消除对该对象的同步锁,通过-XX:+EliminateLocks可以开启同步消除。  这个取消同步的过程就叫同步消除,也叫锁消除。


标量替换


1、标量是指不可分割的量,如 Java 中基本数据类型和 reference 类型,相对的如果一个数据可以继续分解,则称为聚合量; 2、如果把一个对象拆散,将其成员变量恢复到基本类型来访问就叫做标量替换; 3、如果逃逸分析发现一个对象不会被外部访问,并且该对象可以被拆散,那么经过优化之后,并不直接生成该对象,而是在栈上创建若干个成员变量; 通过-XX:+EliminateAllocations可以开启标量替换, -XX:+PrintEliminateAllocations查看标量替换情况。


栈上分配


故名思议就是在栈上分配对象,其实目前 Hotspot 并没有实现真正意义上的栈上分配,实际上是标量替换。


在一般情况下,对象和数组元素的内存分配是在堆内存上进行的。但是随着JIT编译器的日渐成熟,很多优化使这种分配策略并不绝对。JIT编译器就可以在编译期间根据逃逸分析的结果,来决定是否可以将对象的内存分配从堆转化为栈。

推荐阅读:浅谈HotSpot逃逸分析深入理解Java中的逃逸分析

扩展阅读: JVM优化之逃逸分析及锁消除


面试题:Java中的对象都是在堆中分配吗?说明为什么!


不一定,随着 JIT 编译器的发展 ,在编译期间,如果 JIT 经过逃逸分析,发现有些对象没有逃逸出方法,那么有可能堆内存分配会被优化成栈内存分配。需要注意的是并不是所有的对象都被优化成栈内存分配空间,仍然存在对象在堆上分配内存空间。



hresh
+关注
目录
打赏
0
0
0
0
6
分享
相关文章
Java JVM 面试题
Java JVM(虚拟机)相关基础面试题
大厂面试高频:4 大性能优化策略(数据库、SQL、JVM等)
本文详细解析了数据库、缓存、异步处理和Web性能优化四大策略,系统性能优化必知必备,大厂面试高频。关注【mikechen的互联网架构】,10年+BAT架构经验倾囊相授。
大厂面试高频:4 大性能优化策略(数据库、SQL、JVM等)
JVM常见面试题(四):垃圾回收
堆区域划分,对象什么时候可以被垃圾器回收,如何定位垃圾——引用计数法、可达性分析算法,JVM垃圾回收算法——标记清除算法、标记整理算法、复制算法、分代回收算法;JVM垃圾回收器——串行、并行、CMS垃圾回收器、G1垃圾回收器;强引用、软引用、弱引用、虚引用
JVM进阶调优系列(9)大厂面试官:内存溢出几种?能否现场演示一下?| 面试就那点事
本文介绍了JVM内存溢出(OOM)的四种类型:堆内存、栈内存、元数据区和直接内存溢出。每种类型通过示例代码演示了如何触发OOM,并分析了其原因。文章还提供了如何使用JVM命令工具(如jmap、jhat、GCeasy、Arthas等)分析和定位内存溢出问题的方法。最后,强调了合理设置JVM参数和及时回收内存的重要性。
JVM常见面试题(三):类加载器,双亲委派模型,类装载的执行过程
什么是类加载器,类加载器有哪些;什么是双亲委派模型,JVM为什么采用双亲委派机制,打破双亲委派机制;类装载的执行过程
132 35
JVM常见面试题(三):类加载器,双亲委派模型,类装载的执行过程
美团面试:说说 G1垃圾回收 底层原理?说说你 JVM 调优的过程 ?
尼恩提示: G1垃圾回收 原理非常重要, 是面试的重点, 大家一定要好好掌握
美团面试:说说 G1垃圾回收 底层原理?说说你 JVM 调优的过程  ?
JVM知识体系学习八:OOM的案例(承接上篇博文,可以作为面试中的案例)
这篇文章通过多个案例深入探讨了Java虚拟机(JVM)中的内存溢出问题,涵盖了堆内存、方法区、直接内存和栈内存溢出的原因、诊断方法和解决方案,并讨论了不同JDK版本垃圾回收器的变化。
57 4
JVM进阶调优系列(2)字节面试:JVM内存区域怎么划分,分别有什么用?
本文详细解析了JVM类加载过程的关键步骤,包括加载验证、准备、解析和初始化等阶段,并介绍了元数据区、程序计数器、虚拟机栈、堆内存及本地方法栈的作用。通过本文,读者可以深入了解JVM的工作原理,理解类加载器的类型及其机制,并掌握类加载过程中各阶段的具体操作。
【Java面试题汇总】JVM篇(2023版)
JVM内存模型、双亲委派模型、类加载机制、内存溢出、垃圾回收机制、内存泄漏、垃圾回收流程、垃圾回收器、G1、CMS、JVM调优
【Java面试题汇总】JVM篇(2023版)
AI助理

你好,我是AI助理

可以解答问题、推荐解决方案等