diff --git a/notes/Java 虚拟机.md b/notes/Java 虚拟机.md index 48714c97..965e6027 100644 --- a/notes/Java 虚拟机.md +++ b/notes/Java 虚拟机.md @@ -12,7 +12,6 @@ * [垃圾收集算法](#垃圾收集算法) * [垃圾收集器](#垃圾收集器) * [内存分配与回收策略](#内存分配与回收策略) - * [Full GC 的触发条件](#full-gc-的触发条件) * [三、类加载机制](#三类加载机制) * [类的生命周期](#类的生命周期) * [类初始化时机](#类初始化时机) @@ -47,8 +46,8 @@ java -Xss=512M HackTheJava 该区域可能抛出以下异常： -1. 当线程请求的栈深度超过最大值，会抛出 StackOverflowError 异常； -2. 栈进行动态扩展时如果无法申请到足够内存，会抛出 OutOfMemoryError 异常。 +- 当线程请求的栈深度超过最大值，会抛出 StackOverflowError 异常； +- 栈进行动态扩展时如果无法申请到足够内存，会抛出 OutOfMemoryError 异常。 ## 本地方法栈 @@ -90,7 +89,9 @@ java -Xms=1M -Xmx=2M HackTheJava 和 Java 堆一样不需要连续的内存，并且可以动态扩展，动态扩展失败一样会抛出 OutOfMemoryError 异常。 -对这块区域进行垃圾回收的主要目标是对常量池的回收和对类的卸载，但是一般比较难实现。JDK1.7 之前，HotSpot 虚拟机把它当成永久代来进行垃圾回收，JDK8 之后，取消了永久代，用 metaspace（元数据）区替代。 +对这块区域进行垃圾回收的主要目标是对常量池的回收和对类的卸载，但是一般比较难实现。 + +JDK 1.7 之前，HotSpot 虚拟机把它当成永久代来进行垃圾回收，JDK 1.8 之后，取消了永久代，用 metaspace（元数据）区替代。 ## 运行时常量池 @@ -110,39 +111,49 @@ Class 文件中的常量池（编译器生成的各种字面量和符号引用 ## 判断一个对象是否可回收 -### 1. 引用计数 +### 1. 引用计数算法 给对象添加一个引用计数器，当对象增加一个引用时计数器加 1，引用失效时计数器减 1。引用计数为 0 的对象可被回收。 两个对象出现循环引用的情况下，此时引用计数器永远不为 0，导致无法对它们进行回收。 ```java -objA.instance = objB; -objB.instance = objA; +public class ReferenceCountingGC { + public Object instance = null; + + public static void main(String[] args) { + ReferenceCountingGC objectA = new ReferenceCountingGC(); + ReferenceCountingGC objectB = new ReferenceCountingGC(); + objectA.instance = objectB; + objectB.instance = objectA; + } +} ``` -### 2. 可达性 +正因为循环引用的存在，因此 Java 虚拟机不适用引用计数算法。 -通过 GC Roots 作为起始点进行搜索，能够到达到的对象都是可用的，不可达的对象可被回收。 +### 2. 可达性分析算法 + +通过 GC Roots 作为起始点进行搜索，能够到达到的对象都是存活的，不可达的对象可被回收。

-GC Roots 一般包含以下内容： +Java 虚拟机使用该算法来判断对象是否可被回收，在 Java 中 GC Roots 一般包含以下内容： -1. 虚拟机栈中引用的对象 -2. 方法区中类静态属性引用的对象 -3. 方法区中的常量引用的对象 -4. 本地方法栈中引用的对象 +- 虚拟机栈中引用的对象 +- 本地方法栈中引用的对象 +- 方法区中类静态属性引用的对象 +- 方法区中的常量引用的对象 ### 3. 引用类型 -无论是通过引用计算算法判断对象的引用数量，还是通过可达性分析算法判断对象的引用链是否可达，判定对象是否存活都与引用有关。 +无论是通过引用计算算法判断对象的引用数量，还是通过可达性分析算法判断对象的引用链是否可达，判定对象是否可被回收都与引用有关。 -Java 对引用的概念进行了扩充，引入四种强度不同的引用类型。 +Java 具有四种强度不同的引用类型。 **（一）强引用** -只要强引用存在，垃圾回收器永远不会回收被引用的对象。 +被强引用关联的对象不会被垃圾收集器回收。 使用 new 一个新对象的方式来创建强引用。 @@ -152,28 +163,69 @@ Object obj = new Object(); **（二）软引用** -用来描述一些还有用但是并非必需的对象。 +被软引用关联的对象，只有在内存不够的情况下才会被回收。 -在系统将要发生内存溢出异常之前，会将这些对象列进回收范围之中进行第二次回收。 - -软引用主要用来实现类似缓存的功能，在内存足够的情况下直接通过软引用取值，无需从繁忙的真实来源获取数据，提升速度；当内存不足时，自动删除这部分缓存数据，从真正的来源获取这些数据。 - -使用 SoftReference 类来实现软引用。 +使用 SoftReference 类来创建软引用。 ```java Object obj = new Object(); SoftReference sf = new SoftReference(obj); +obj = null; // 使对象只被软引用关联 ``` **（三）弱引用** -只能生存到下一次垃圾收集发生之前，当垃圾收集器工作时，无论当前内存是否足够，都会被回收。 +被弱引用关联的对象一定会被垃圾收集器回收，也就是说它只能存活到下一次垃圾收集发生之前。 使用 WeakReference 类来实现弱引用。 ```java Object obj = new Object(); WeakReference wf = new WeakReference(obj); +obj = null; +``` + +WeakHashMap 的 Entry 继承自 WeakReference，主要用来实现缓存。 + +```java +private static class Entry extends WeakReference implements Map.Entry +``` + +Tomcat 中的 ConcurrentCache 就使用了 WeakHashMap 来实现缓存功能。ConcurrentCache 采取的是分代缓存，经常使用的对象放入 eden 中，而不常用的对象放入 longterm。eden 使用 ConcurrentHashMa 实现，longterm 使用 WeakHashMap，保证了不常使用的对象容易被回收。 + +```java +public final class ConcurrentCache { + + private final int size; + + private final Map eden; + + private final Map longterm; + + public ConcurrentCache(int size) { + this.size = size; + this.eden = new ConcurrentHashMap<>(size); + this.longterm = new WeakHashMap<>(size); + } + + public V get(K k) { + V v = this.eden.get(k); + if (v == null) { + v = this.longterm.get(k); + if (v != null) + this.eden.put(k, v); + } + return v; + } + + public void put(K k, V v) { + if (this.eden.size() >= size) { + this.longterm.putAll(this.eden); + this.eden.clear(); + } + this.eden.put(k, v); + } +} ``` **（四）虚引用** @@ -187,6 +239,7 @@ WeakReference wf = new WeakReference(obj); ```java Object obj = new Object(); PhantomReference pf = new PhantomReference(obj); +obj = null; ``` ### 4. 方法区的回收 @@ -197,13 +250,13 @@ PhantomReference pf = new PhantomReference(obj); 类的卸载条件很多，需要满足以下三个条件，并且满足了也不一定会被卸载： -1. 该类所有的实例都已经被回收，也就是 Java 堆中不存在该类的任何实例。 -2. 加载该类的 ClassLoader 已经被回收。 -3. 该类对应的 java.lang.Class 对象没有在任何地方被引用，也就无法在任何地方通过反射访问该类方法。 +- 该类所有的实例都已经被回收，也就是 Java 堆中不存在该类的任何实例。 +- 加载该类的 ClassLoader 已经被回收。 +- 该类对应的 java.lang.Class 对象没有在任何地方被引用，也就无法在任何地方通过反射访问该类方法。 可以通过 -Xnoclassgc 参数来控制是否对类进行卸载。 -在大量使用反射、动态代理、CGLib 等 ByteCode 框架、动态生成 JSP 以及 OSGo 这类频繁自定义 ClassLoader 的场景都需要虚拟机具备类卸载功能，以保证不会出现内存溢出。 +在大量使用反射、动态代理、CGLib 等 ByteCode 框架、动态生成 JSP 以及 OSGi 这类频繁自定义 ClassLoader 的场景都需要虚拟机具备类卸载功能，以保证不会出现内存溢出。 ### 5. finalize() @@ -217,12 +270,12 @@ finalize() 类似 C++ 的析构函数，用来做关闭外部资源等工作。

-将需要回收的对象进行标记，然后清除。 +将需要回收的对象进行标记，然后清理掉被标记的对象。 不足： -1. 标记和清除过程效率都不高； -2. 会产生大量碎片，内存碎片过多可能导致无法给大对象分配内存。 +- 标记和清除过程效率都不高； +- 会产生大量不连续的内存碎片，导致无法给大对象分配内存。 ### 2. 标记 - 整理 @@ -238,7 +291,7 @@ finalize() 类似 C++ 的析构函数，用来做关闭外部资源等工作。 主要不足是只使用了内存的一半。 -现在的商业虚拟机都采用这种收集算法来回收新生代，但是并不是将内存划分为大小相等的两块，而是分为一块较大的 Eden 空间和两块较小的 Survior 空间，每次使用 Eden 空间和其中一块 Survivor。在回收时，将 Eden 和 Survivor 中还存活着的对象一次性复制到另一块 Survivor 空间上，最后清理 Eden 和 使用过的那一块 Survivor。HotSpot 虚拟机的 Eden 和 Survivor 的大小比例默认为 8:1，保证了内存的利用率达到 90 %。如果每次回收有多于 10% 的对象存活，那么一块 Survivor 空间就不够用了，此时需要依赖于老年代进行分配担保，也就是借用老年代的空间。 +现在的商业虚拟机都采用这种收集算法来回收新生代，但是并不是将内存划分为大小相等的两块，而是分为一块较大的 Eden 空间和两块较小的 Survior 空间，每次使用 Eden 空间和其中一块 Survivor。在回收时，将 Eden 和 Survivor 中还存活着的对象一次性复制到另一块 Survivor 空间上，最后清理 Eden 和使用过的那一块 Survivor。HotSpot 虚拟机的 Eden 和 Survivor 的大小比例默认为 8:1，保证了内存的利用率达到 90 %。如果每次回收有多于 10% 的对象存活，那么一块 Survivor 空间就不够用了，此时需要依赖于老年代进行分配担保，也就是借用老年代的空间存储放不下的对象。 ### 4. 分代收集 @@ -246,8 +299,8 @@ finalize() 类似 C++ 的析构函数，用来做关闭外部资源等工作。 一般将 Java 堆分为新生代和老年代。 -1. 新生代使用：复制算法 -2. 老年代使用：标记 - 清理 或者 标记 - 整理 算法 +- 新生代使用：复制算法 +- 老年代使用：标记 - 清理 或者 标记 - 整理 算法 ## 垃圾收集器 @@ -259,11 +312,13 @@ finalize() 类似 C++ 的析构函数，用来做关闭外部资源等工作。

-它是单线程的收集器，不仅意味着只会使用一个线程进行垃圾收集工作，更重要的是它在进行垃圾收集时，必须暂停所有其他工作线程，往往造成过长的等待时间。 +Serial 翻译为串行，可以理解为垃圾收集和用户程序交替执行，这意味着在执行垃圾收集的时候需要停顿用户程序。除了 CMS 和 G1 之外，其它收集器都是以串行的方式执行。CMS 和 G1 可以使得垃圾收集和用户程序同时执行，被称为并发执行。 + +它是单线程的收集器，只会使用一个线程进行垃圾收集工作。 它的优点是简单高效，对于单个 CPU 环境来说，由于没有线程交互的开销，因此拥有最高的单线程收集效率。 -在 Client 应用场景中，分配给虚拟机管理的内存一般来说不会很大，该收集器收集几十兆甚至一两百兆的新生代停顿时间可以控制在一百多毫秒以内，只要不是太频繁，这点停顿是可以接受的。 +它是 Client 模式下的默认新生代收集器，因为在用户的桌面应用场景下，分配给虚拟机管理的内存一般来说不会很大。Serial 收集器收集几十兆甚至一两百兆的新生代停顿时间可以控制在一百多毫秒以内，只要不是太频繁，这点停顿是可以接受的。 ### 2. ParNew 收集器 @@ -277,7 +332,7 @@ finalize() 类似 C++ 的析构函数，用来做关闭外部资源等工作。 ### 3. Parallel Scavenge 收集器 -是并行的多线程收集器。 +与 ParNew 一样是并行的多线程收集器。 其它收集器关注点是尽可能缩短垃圾收集时用户线程的停顿时间，而它的目标是达到一个可控制的吞吐量，它被称为“吞吐量优先”收集器。这里的吞吐量指 CPU 用于运行用户代码的时间占总时间的比值。 @@ -285,16 +340,16 @@ finalize() 类似 C++ 的析构函数，用来做关闭外部资源等工作。 提供了两个参数用于精确控制吞吐量，分别是控制最大垃圾收集停顿时间 -XX:MaxGCPauseMillis 参数以及直接设置吞吐量大小的 -XX:GCTimeRatio 参数（值为大于 0 且小于 100 的整数）。缩短停顿时间是以牺牲吞吐量和新生代空间来换取的：新生代空间变小，垃圾回收变得频繁，导致吞吐量下降。 -还提供了一个参数 -XX:+UseAdaptiveSizePolicy，这是一个开关参数，打开参数后，就不需要手工指定新生代的大小（-Xmn）、Eden 和 Survivor 区的比例（-XX:SurvivorRatio）、晋升老年代对象年龄（-XX:PretenureSizeThreshold）等细节参数了，虚拟机会根据当前系统的运行情况收集性能监控信息，动态调整这些参数以提供最合适的停顿时间或者最大的吞吐量，这种方式称为 GC 自适应的调节策略（GC Ergonomics）。自适应调节策略也是它与 ParNew 收集器的一个重要区别。 +还提供了一个参数 -XX:+UseAdaptiveSizePolicy，这是一个开关参数，打开参数后，就不需要手工指定新生代的大小（-Xmn）、Eden 和 Survivor 区的比例（-XX:SurvivorRatio）、晋升老年代对象年龄（-XX:PretenureSizeThreshold）等细节参数了，虚拟机会根据当前系统的运行情况收集性能监控信息，动态调整这些参数以提供最合适的停顿时间或者最大的吞吐量，这种方式称为 GC 自适应的调节策略（GC Ergonomics）。 ### 4. Serial Old 收集器

-Serial Old 是 Serial 收集器的老年代版本，也是给 Client 模式下的虚拟机使用。如果用在 Server 模式下，它有两大用途： +是 Serial 收集器的老年代版本，也是给 Client 模式下的虚拟机使用。如果用在 Server 模式下，它有两大用途： -1. 在 JDK 1.5 以及之前版本（Parallel Old 诞生以前）中与 Parallel Scavenge 收集器搭配使用。 -2. 作为 CMS 收集器的后备预案，在并发收集发生 Concurrent Mode Failure 时使用。 +- 在 JDK 1.5 以及之前版本（Parallel Old 诞生以前）中与 Parallel Scavenge 收集器搭配使用。 +- 作为 CMS 收集器的后备预案，在并发收集发生 Concurrent Mode Failure 时使用。 ### 5. Parallel Old 收集器 @@ -308,117 +363,127 @@ Serial Old 是 Serial 收集器的老年代版本，也是给 Client 模式下

-CMS（Concurrent Mark Sweep），从 Mark Sweep 可以知道它是基于标记 - 清除算法实现的。 +CMS（Concurrent Mark Sweep），Mark Sweep 指的是标记 - 清除算法。 -特点：并发收集、低停顿。 +特点：并发收集、低停顿。并发指的是用户线程和 GC 线程同时运行。 分为以下四个流程： -1. 初始标记：仅仅只是标记一下 GC Roots 能直接关联到的对象，速度很快，需要停顿。 -2. 并发标记：进行 GC Roots Tracing 的过程，它在整个回收过程中耗时最长，不需要停顿。 -3. 重新标记：为了修正并发标记期间因用户程序继续运作而导致标记产生变动的那一部分对象的标记记录，需要停顿。 -4. 并发清除：不需要停顿。 +- 初始标记：仅仅只是标记一下 GC Roots 能直接关联到的对象，速度很快，需要停顿。 +- 并发标记：进行 GC Roots Tracing 的过程，它在整个回收过程中耗时最长，不需要停顿。 +- 重新标记：为了修正并发标记期间因用户程序继续运作而导致标记产生变动的那一部分对象的标记记录，需要停顿。 +- 并发清除：不需要停顿。 在整个过程中耗时最长的并发标记和并发清除过程中，收集器线程都可以与用户线程一起工作，不需要进行停顿。 具有以下缺点： -1. 对 CPU 资源敏感。CMS 默认启动的回收线程数是 (CPU 数量 + 3) / 4，当 CPU 不足 4 个时，CMS 对用户程序的影响就可能变得很大，如果本来 CPU 负载就比较大，还要分出一半的运算能力去执行收集器线程，就可能导致用户程序的执行速度忽然降低了 50%，其实也让人无法接受。并且低停顿时间是以牺牲吞吐量为代价的，导致 CPU 利用率变低。 - -2. 无法处理浮动垃圾。由于并发清理阶段用户线程还在运行着，伴随程序运行自然就还会有新的垃圾不断产生。这一部分垃圾出现在标记过程之后，CMS 无法在当次收集中处理掉它们，只好留到下一次 GC 时再清理掉，这一部分垃圾就被称为“浮动垃圾”。也是由于在垃圾收集阶段用户线程还需要运行，那也就还需要预留有足够的内存空间给用户线程使用，因此它不能像其他收集器那样等到老年代几乎完全被填满了再进行收集，需要预留一部分空间提供并发收集时的程序运作使用。可以使用 -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction 的值来改变触发收集器工作的内存占用百分比，JDK 1.5 默认设置下该值为 68，也就是当老年代使用了 68% 的空间之后会触发收集器工作。如果该值设置的太高，导致浮动垃圾无法保存，那么就会出现 Concurrent Mode Failure，此时虚拟机将启动后备预案：临时启用 Serial Old 收集器来重新进行老年代的垃圾收集。 - -3. 标记 - 清除算法导致的空间碎片，给大对象分配带来很大麻烦，往往出现老年代空间剩余，但无法找到足够大连续空间来分配当前对象，不得不提前触发一次 Full GC。 +- 吞吐量低：低停顿时间是以牺牲吞吐量为代价的，导致 CPU 利用率不够高。 +- 无法处理浮动垃圾，可能出现 Concurrent Mode Failure。浮动垃圾是指并发清除阶段由于用户线程继续运行而产生的垃圾，这部分垃圾只能到下一次 GC 时才能进行回收。由于浮动垃圾的存在，因此需要预留出一部分内存，意味着 CMS 收集不能像其它收集器那样等待老年代快满的时候再回收。可以使用 -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction 来改变触发 CMS 收集器工作的内存占用百分，如果这个值设置的太大，导致预留的内存不够存放浮动垃圾，就会出现 Concurrent Mode Failure，这时虚拟机将临时启用 Serial Old 来替代 CMS。 +- 标记 - 清除算法导致的空间碎片，往往出现老年代空间剩余，但无法找到足够大连续空间来分配当前对象，不得不提前触发一次 Full GC。 ### 7. G1 收集器 +G1（Garbage-First），它是一款面向服务端应用的垃圾收集器，在多 CPU 和大内存的场景下有很好的性能。HotSpot 开发团队赋予它的使命是未来可以替换掉 CMS 收集器。 + +Java 堆被分为新生代、老年代和永久代，其它收集器进行收集的范围都是整个新生代或者老生代，而 G1 可以直接对新生代和永久代一起回收。 + +

+ +G1 把新生代和老年代划分成多个大小相等的独立区域（Region），新生代和永久代不再物理隔离。 + +

+ +通过引入 Region 的概念，从而将原来的一整块内存空间划分成多个的小空间，使得每个小空间可以单独进行垃圾回收。这种划分方法带来了很大的灵活性，使得可预测的停顿时间模型成为可能。通过记录每个 Region 记录垃圾回收时间以及回收所获得的空间（这两个值是通过过去回收的经验获得），并维护一个优先列表，每次根据允许的收集时间，优先回收价值最大的 Region。 + +每个 Region 都有一个 Remembered Set，用来记录该 Region 对象的引用对象所在的 Region。通过使用 Remembered Set，在做可达性分析的时候就可以避免全堆扫描。 +

-G1（Garbage-First）收集器是当今收集器技术发展最前沿的成果之一，它是一款面向服务端应用的垃圾收集器，HotSpot 开发团队赋予它的使命是（在比较长期的）未来可以替换掉 JDK 1.5 中发布的 CMS 收集器。 - -具备如下特点： - -- 并行与并发：能充分利用多 CPU 环境下的硬件优势，使用多个 CPU 来缩短停顿时间。 -- 分代收集：分代概念依然得以保留，虽然它不需要其它收集器配合就能独立管理整个 GC 堆，但它能够采用不同方式去处理新创建的对象和已存活一段时间、熬过多次 GC 的旧对象来获取更好的收集效果。 -- 空间整合：整体来看是基于“标记 - 整理”算法实现的收集器，从局部（两个 Region 之间）上来看是基于“复制”算法实现的，这意味着运行期间不会产生内存空间碎片。 -- 可预测的停顿：这是它相对 CMS 的一大优势，降低停顿时间是 G1 和 CMS 共同的关注点，但 G1 除了降低停顿外，还能建立可预测的停顿时间模型，能让使用者明确指定在一个长度为 M 毫秒的时间片段内，消耗在 GC 上的时间不得超过 N 毫秒，这几乎已经是实时 Java（RTSJ）的垃圾收集器的特征了。 - -在 G1 之前的其他收集器进行收集的范围都是整个新生代或者老生代，而 G1 不再是这样，Java 堆的内存布局与其他收集器有很大区别，将整个 Java 堆划分为多个大小相等的独立区域（Region）。虽然还保留新生代和老年代的概念，但新生代和老年代不再是物理隔离的了，而都是一部分 Region（不需要连续）的集合。 - -之所以能建立可预测的停顿时间模型，是因为它可以有计划地避免在整个 Java 堆中进行全区域的垃圾收集。它跟踪各个 Region 里面的垃圾堆积的价值大小（回收所获得的空间大小以及回收所需时间的经验值），在后台维护一个优先列表，每次根据允许的收集时间，优先回收价值最大的 Region（这也就是 Garbage-First 名称的来由）。这种使用 Region 划分内存空间以及有优先级的区域回收方式，保证了它在有限的时间内可以获取尽可能高的收集效率。 - -Region 不可能是孤立的，一个对象分配在某个 Region 中，可以与整个 Java 堆任意的对象发生引用关系。在做可达性分析确定对象是否存活的时候，需要扫描整个 Java 堆才能保证准确性，这显然是对 GC 效率的极大伤害。为了避免全堆扫描的发生，每个 Region 都维护了一个与之对应的 Remembered Set。虚拟机发现程序在对 Reference 类型的数据进行写操作时，会产生一个 Write Barrier 暂时中断写操作，检查 Reference 引用的对象是否处于不同的 Region 之中，如果是，便通过 CardTable 把相关引用信息记录到被引用对象所属的 Region 的 Remembered Set 之中。当进行内存回收时，在 GC 根节点的枚举范围中加入 Remembered Set 即可保证不对全堆扫描也不会有遗漏。 - 如果不计算维护 Remembered Set 的操作，G1 收集器的运作大致可划分为以下几个步骤： -1. 初始标记 -2. 并发标记 -3. 最终标记：为了修正在并发标记期间因用户程序继续运作而导致标记产生变动的那一部分标记记录，虚拟机将这段时间对象变化记录在线程的 Remembered Set Logs 里面，最终标记阶段需要把 Remembered Set Logs 的数据合并到 Remembered Set 中。这阶段需要停顿线程，但是可并行执行。 -4. 筛选回收：首先对各个 Region 中的回收价值和成本进行排序，根据用户所期望的 GC 停顿是时间来制定回收计划。此阶段其实也可以做到与用户程序一起并发执行，但是因为只回收一部分 Region，时间是用户可控制的，而且停顿用户线程将大幅度提高收集效率。 +- 初始标记 +- 并发标记 +- 最终标记：为了修正在并发标记期间因用户程序继续运作而导致标记产生变动的那一部分标记记录，虚拟机将这段时间对象变化记录在线程的 Remembered Set Logs 里面，最终标记阶段需要把 Remembered Set Logs 的数据合并到 Remembered Set 中。这阶段需要停顿线程，但是可并行执行。 +- 筛选回收：首先对各个 Region 中的回收价值和成本进行排序，根据用户所期望的 GC 停顿是时间来制定回收计划。此阶段其实也可以做到与用户程序一起并发执行，但是因为只回收一部分 Region，时间是用户可控制的，而且停顿用户线程将大幅度提高收集效率。 -### 8. 七种垃圾收集器的比较 +具备如下特点： -| 收集器 | 串行、并行 or 并发 | 新生代 / 老年代 | 算法 | 目标 | 适用场景 | +- 空间整合：整体来看是基于“标记 - 整理”算法实现的收集器，从局部（两个 Region 之间）上来看是基于“复制”算法实现的，这意味着运行期间不会产生内存空间碎片。 +- 可预测的停顿：能让使用者明确指定在一个长度为 M 毫秒的时间片段内，消耗在 GC 上的时间不得超过 N 毫秒。 + +更详细内容请参考：[Getting Started with the G1 Garbage Collector](http://www.oracle.com/webfolder/technetwork/tutorials/obe/java/G1GettingStarted/index.html) + +### 8. 比较 + +| 收集器 | 串行/并行/并发 | 新生代/老年代 | 收集算法 | 目标 | 适用场景 | | :---: | :---: | :---: | :---: | :---: | :---: | -| **Serial** | 串行 | 新生代 | 复制算法 | 响应速度优先 | 单 CPU 环境下的 Client 模式 | +| **Serial** | 串行 | 新生代 | 复制 | 响应速度优先 | 单 CPU 环境下的 Client 模式 | | **Serial Old** | 串行 | 老年代 | 标记-整理 | 响应速度优先 | 单 CPU 环境下的 Client 模式、CMS 的后备预案 | -| **ParNew** | 并行 | 新生代 | 复制算法 | 响应速度优先 | 多 CPU 环境时在 Server 模式下与 CMS 配合 | -| **Parallel Scavenge** | 并行 | 新生代 | 复制算法 | 吞吐量优先 | 在后台运算而不需要太多交互的任务 | -| **Parallel Old** | 并行 | 老年代 | 标记-整理 | 吞吐量优先 | 在后台运算而不需要太多交互的任务 | -| **CMS** | 并发 | 老年代 | 标记-清除 | 响应速度优先 | 集中在互联网站或 B/S 系统服务端上的 Java 应用 | -| **G1** | 并发 | both | 标记-整理 + 复制算法 | 响应速度优先 | 面向服务端应用，将来替换 CMS | +| **ParNew** | 串行 + 并行 | 新生代 | 复制算法 | 响应速度优先 | 多 CPU 环境时在 Server 模式下与 CMS 配合 | +| **Parallel Scavenge** | 串行 + 并行 | 新生代 | 复制算法 | 吞吐量优先 | 在后台运算而不需要太多交互的任务 | +| **Parallel Old** | 串行 + 并行 | 老年代 | 标记-整理 | 吞吐量优先 | 在后台运算而不需要太多交互的任务 | +| **CMS** | 并行 + 并发 | 老年代 | 标记-清除 | 响应速度优先 | 集中在互联网站或 B/S 系统服务端上的 Java 应用 | +| **G1** | 并行 + 并发 | 新生代 + 老年代 | 标记-整理 + 复制算法 | 响应速度优先 | 面向服务端应用，将来替换 CMS | ## 内存分配与回收策略 对象的内存分配，也就是在堆上分配。主要分配在新生代的 Eden 区上，少数情况下也可能直接分配在老年代中。 -### 1. 优先在 Eden 分配 - -大多数情况下，对象在新生代 Eden 区分配，当 Eden 区空间不够时，发起 Minor GC。 - -关于 Minor GC 和 Full GC： +### 1. Minor GC 和 Full GC - Minor GC：发生在新生代上，因为新生代对象存活时间很短，因此 Minor GC 会频繁执行，执行的速度一般也会比较快。 - Full GC：发生在老年代上，老年代对象和新生代的相反，其存活时间长，因此 Full GC 很少执行，而且执行速度会比 Minor GC 慢很多。 -### 2. 大对象直接进入老年代 +### 2. 内存分配策略 -大对象是指需要连续内存空间的对象，最典型的大对象是那种很长的字符串以及数组。经常出现大对象会提前触发垃圾收集以获取足够的连续空间分配给大对象。 +**（一）对象优先在 Eden 分配** -提供 -XX:PretenureSizeThreshold 参数，大于此值的对象直接在老年代分配，避免在 Eden 区和 Survivor 区之间的大量内存复制。 +大多数情况下，对象在新生代 Eden 区分配，当 Eden 区空间不够时，发起 Minor GC。 -### 3. 长期存活的对象进入老年代 +**（二）大对象直接进入老年代** -JVM 为对象定义年龄计数器，经过 Minor GC 依然存活，并且能被 Survivor 区容纳的，移被移到 Survivor 区，年龄就增加 1 岁，增加到一定年龄则移动到老年代中（默认 15 岁，通过 -XX:MaxTenuringThreshold 设置）。 +大对象是指需要连续内存空间的对象，最典型的大对象是那种很长的字符串以及数组。 -### 4. 动态对象年龄判定 +经常出现大对象会提前触发垃圾收集以获取足够的连续空间分配给大对象。 -JVM 并不是永远地要求对象的年龄必须达到 MaxTenuringThreshold 才能晋升老年代，如果在 Survivor 区中相同年龄所有对象大小的总和大于 Survivor 空间的一半，则年龄大于或等于该年龄的对象可以直接进入老年代，无需等待 MaxTenuringThreshold 中要求的年龄。 +-XX:PretenureSizeThreshold，大于此值的对象直接在老年代分配，避免在 Eden 区和 Survivor 区之间的大量内存复制。 -### 5. 空间分配担保 +**（三）长期存活的对象进入老年代** -在发生 Minor GC 之前，JVM 先检查老年代最大可用的连续空间是否大于新生代所有对象总空间，如果条件成立的话，那么 Minor GC 可以确认是安全的；如果不成立的话 JVM 会查看 HandlePromotionFailure 设置值是否允许担保失败，如果允许那么就会继续检查老年代最大可用的连续空间是否大于历次晋升到老年代对象的平均大小，如果大于，将尝试着进行一次 Minor GC，尽管这次 Minor GC 是有风险的；如果小于，或者 HandlePromotionFailure 设置不允许冒险，那这时也要改为进行一次 Full GC。 +为对象定义年龄计数器，对象在 Eden 出生并经过 Minor GC 依然存活，将移动到 Survivor 中，年龄就增加 1 岁，增加到一定年龄则移动到老年代中。 -## Full GC 的触发条件 +-XX:MaxTenuringThreshold 用来定义年龄的阈值。 + +**（四）动态对象年龄判定** + +虚拟机并不是永远地要求对象的年龄必须达到 MaxTenuringThreshold 才能晋升老年代，如果在 Survivor 区中相同年龄所有对象大小的总和大于 Survivor 空间的一半，则年龄大于或等于该年龄的对象可以直接进入老年代，无需等到 MaxTenuringThreshold 中要求的年龄。 + +**（五）空间分配担保** + +在发生 Minor GC 之前，虚拟机先检查老年代最大可用的连续空间是否大于新生代所有对象总空间，如果条件成立的话，那么 Minor GC 可以确认是安全的；如果不成立的话虚拟机会查看 HandlePromotionFailure 设置值是否允许担保失败，如果允许那么就会继续检查老年代最大可用的连续空间是否大于历次晋升到老年代对象的平均大小，如果大于，将尝试着进行一次 Minor GC，尽管这次 Minor GC 是有风险的；如果小于，或者 HandlePromotionFailure 设置不允许冒险，那这时也要改为进行一次 Full GC。 + +### 3. Full GC 的触发条件 对于 Minor GC，其触发条件非常简单，当 Eden 区空间满时，就将触发一次 Minor GC。而 Full GC 则相对复杂，有以下条件： -### 1. 调用 System.gc() +**（一）调用 System.gc()** -此方法的调用是建议 JVM 进行 Full GC，虽然只是建议而非一定，但很多情况下它会触发 Full GC，从而增加 Full GC 的频率，也即增加了间歇性停顿的次数。因此强烈建议能不使用此方法就不要使用，让虚拟机自己去管理它的内存。可通过 -XX:+ DisableExplicitGC 来禁止 RMI 调用 System.gc()。 +此方法的调用是建议虚拟机进行 Full GC，虽然只是建议而非一定，但很多情况下它会触发 Full GC，从而增加 Full GC 的频率，也即增加了间歇性停顿的次数。因此强烈建议能不使用此方法就不要使用，让虚拟机自己去管理它的内存。可通过 -XX:DisableExplicitGC 来禁止 RMI 调用 System.gc()。 -### 2. 老年代空间不足 +**（二）老年代空间不足** 老年代空间不足的常见场景为前文所讲的大对象直接进入老年代、长期存活的对象进入老年代等，当执行 Full GC 后空间仍然不足，则抛出 Java.lang.OutOfMemoryError。为避免以上原因引起的 Full GC，调优时应尽量做到让对象在 Minor GC 阶段被回收、让对象在新生代多存活一段时间以及不要创建过大的对象及数组。 -### 3. 空间分配担保失败 +**（三）空间分配担保失败** 使用复制算法的 Minor GC 需要老年代的内存空间作担保，如果出现了 HandlePromotionFailure 担保失败，则会触发 Full GC。 -### 4. JDK 1.7 及以前的永久代空间不足 +**（四）JDK 1.7 及以前的永久代空间不足** -在 JDK 1.7 及以前，HotSpot 虚拟机中的方法区是用永久代实现的，永久代中存放的为一些 Class 的信息、常量、静态变量等数据，当系统中要加载的类、反射的类和调用的方法较多时，永久代可能会被占满，在未配置为采用 CMS GC 的情况下也会执行 Full GC。如果经过 Full GC 仍然回收不了，那么 JVM 会抛出 java.lang.OutOfMemoryError，为避免以上原因引起的 Full GC，可采用的方法为增大永久代空间或转为使用 CMS GC。 +在 JDK 1.7 及以前，HotSpot 虚拟机中的方法区是用永久代实现的，永久代中存放的为一些 Class 的信息、常量、静态变量等数据，当系统中要加载的类、反射的类和调用的方法较多时，永久代可能会被占满，在未配置为采用 CMS GC 的情况下也会执行 Full GC。如果经过 Full GC 仍然回收不了，那么虚拟机会抛出 java.lang.OutOfMemoryError，为避免以上原因引起的 Full GC，可采用的方法为增大永久代空间或转为使用 CMS GC。 -### 5. Concurrent Mode Failure +**（五）Concurrent Mode Failure** 执行 CMS GC 的过程中同时有对象要放入老年代，而此时老年代空间不足（有时候“空间不足”是 CMS GC 时当前的浮动垃圾过多导致暂时性的空间不足触发 Full GC），便会报 Concurrent Mode Failure 错误，并触发 Full GC。 @@ -446,15 +511,15 @@ JVM 并不是永远地要求对象的年龄必须达到 MaxTenuringThreshold 才 虚拟机规范中并没有强制约束何时进行加载，但是规范严格规定了有且只有下列五种情况必须对类进行初始化（加载、验证、准备都会随着发生）： -1. 遇到 new、getstatic、putstatic、invokestatic 这四条字节码指令时，如果类没有进行过初始化，则必须先触发其初始化。最常见的生成这 4 条指令的场景是：使用 new 关键字实例化对象的时候；读取或设置一个类的静态字段（被 final 修饰、已在编译期把结果放入常量池的静态字段除外）的时候；以及调用一个类的静态方法的时候。 +- 遇到 new、getstatic、putstatic、invokestatic 这四条字节码指令时，如果类没有进行过初始化，则必须先触发其初始化。最常见的生成这 4 条指令的场景是：使用 new 关键字实例化对象的时候；读取或设置一个类的静态字段（被 final 修饰、已在编译期把结果放入常量池的静态字段除外）的时候；以及调用一个类的静态方法的时候。 -2. 使用 java.lang.reflect 包的方法对类进行反射调用的时候，如果类没有进行初始化，则需要先触发其初始化。 +- 使用 java.lang.reflect 包的方法对类进行反射调用的时候，如果类没有进行初始化，则需要先触发其初始化。 -3. 当初始化一个类的时候，如果发现其父类还没有进行过初始化，则需要先触发其父类的初始化。 +- 当初始化一个类的时候，如果发现其父类还没有进行过初始化，则需要先触发其父类的初始化。 -4. 当虚拟机启动时，用户需要指定一个要执行的主类（包含 main() 方法的那个类），虚拟机会先初始化这个主类； +- 当虚拟机启动时，用户需要指定一个要执行的主类（包含 main() 方法的那个类），虚拟机会先初始化这个主类； -5. 当使用 JDK.7 的动态语言支持时，如果一个 java.lang.invoke.MethodHandle 实例最后的解析结果为 REF_getStatic, REF_putStatic, REF_invokeStatic 的方法句柄，并且这个方法句柄所对应的类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化； +- 当使用 JDK 1.7 的动态语言支持时，如果一个 java.lang.invoke.MethodHandle 实例最后的解析结果为 REF_getStatic, REF_putStatic, REF_invokeStatic 的方法句柄，并且这个方法句柄所对应的类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化； 以上 5 种场景中的行为称为对一个类进行主动引用。除此之外，所有引用类的方式都不会触发初始化，称为被动引用。被动引用的常见例子包括： @@ -486,9 +551,9 @@ System.out.println(ConstClass.HELLOWORLD); 加载过程完成以下三件事： -1. 通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流。 -2. 将这个字节流所代表的静态存储结构转化为方法区的运行时存储结构。 -3. 在内存中生成一个代表这个类的 Class 对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口。 +- 通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流。 +- 将这个字节流所代表的静态存储结构转化为方法区的运行时存储结构。 +- 在内存中生成一个代表这个类的 Class 对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口。 其中二进制字节流可以从以下方式中获取： @@ -503,29 +568,16 @@ System.out.println(ConstClass.HELLOWORLD); 确保 Class 文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求，并且不会危害虚拟机自身的安全。 -主要有以下 4 个阶段： - -（一）文件格式验证 - -验证字节流是否符合 Class 文件格式的规范，并且能被当前版本的虚拟机处理。 - -（二）元数据验证 - -对字节码描述的信息进行语义分析，以保证其描述的信息符合 Java 语言规范的要求。 - -（三）字节码验证 - -通过数据流和控制流分析，确保程序语义是合法、符合逻辑的。 - -（四）符号引用验证 - -发生在虚拟机将符号引用转换为直接引用的时候，对类自身以外（常量池中的各种符号引用）的信息进行匹配性校验。 +- 文件格式验证：验证字节流是否符合 Class 文件格式的规范，并且能被当前版本的虚拟机处理。 +- 元数据验证：对字节码描述的信息进行语义分析，以保证其描述的信息符合 Java 语言规范的要求。 +- 字节码验证：通过数据流和控制流分析，确保程序语义是合法、符合逻辑的。 +- 符号引用验证：发生在虚拟机将符号引用转换为直接引用的时候，对类自身以外（常量池中的各种符号引用）的信息进行匹配性校验。 ### 3. 准备 类变量是被 static 修饰的变量，准备阶段为类变量分配内存并设置初始值，使用的是方法区的内存。 -实例变量不会在这阶段分配内存，它将会在对象实例化时随着对象一起分配在 Java 堆中。 +实例变量不会在这阶段分配内存，它将会在对象实例化时随着对象一起分配在 Java 堆中。（实例化不是类加载的一个过程，类加载发生在所有实例化操作之前，并且类加载只进行一次，实例化可以进行多次） 初始值一般为 0 值，例如下面的类变量 value 被初始化为 0 而不是 123。 @@ -580,7 +632,7 @@ static class Sub extends Parent { } public static void main(String[] args) { - System.out.println(Sub.B); // 输出结果是父类中的静态变量 A 的值 ，也就是 2。 + System.out.println(Sub.B); // 输出结果是父类中的静态变量 A 的值，也就是 2。 } ``` @@ -588,15 +640,17 @@ public static void main(String[] args) { - 接口中不可以使用静态语句块，但仍然有类变量初始化的赋值操作，因此接口与类一样都会生成 <clinit>() 方法。但接口与类不同的是，执行接口的 <clinit>() 方法不需要先执行父接口的 <clinit>() 方法。只有当父接口中定义的变量使用时，父接口才会初始化。另外，接口的实现类在初始化时也一样不会执行接口的 <clinit>() 方法。 -- 虚拟机会保证一个类的 <clinit>() 方法在多线程环境下被正确的加锁和同步，如果多个线程同时初始化一个类，只会有一个线程执行这个类的 <clinit>() 方法，其它线程都会阻塞等待，直到活动线程执行 <clinit>() 方法完毕。如果在一个类的 <clinit>() 方法中有耗时的操作，就可能造成多个进程阻塞，在实际过程中此种阻塞很隐蔽。 +- 虚拟机会保证一个类的 <clinit>() 方法在多线程环境下被正确的加锁和同步，如果多个线程同时初始化一个类，只会有一个线程执行这个类的 <clinit>() 方法，其它线程都会阻塞等待，直到活动线程执行 <clinit>() 方法完毕。如果在一个类的 <clinit>() 方法中有耗时的操作，就可能造成多个线程阻塞，在实际过程中此种阻塞很隐蔽。 ## 类加载器 -虚拟机设计团队把类加载阶段中的“通过一个类的全限定名来获取描述此类的二进制字节流 ( 即字节码 )”这个动作放到 Java 虚拟机外部去实现，以便让应用程序自己决定如何去获取所需要的类。实现这个动作的代码模块称为“类加载器”。 +实现类的加载动作。在 Java 虚拟机外部实现，以便让应用程序自己决定如何去获取所需要的类。 ### 1. 类与类加载器 -对于任意一个类，都需要由加载它的类加载器和这个类本身一同确立其在 Java 虚拟机中的唯一性，每一个类加载器，都拥有一个独立的类名称空间。通俗而言：比较两个类是否“相等”（这里所指的“相等”，包括类的 Class 对象的 equals() 方法、isAssignableFrom() 方法、isInstance() 方法的返回结果，也包括使用 instanceof 关键字做对象所属关系判定等情况），只有在这两个类是由同一个类加载器加载的前提下才有意义，否则，即使这两个类来源于同一个 Class 文件，被同一个虚拟机加载，只要加载它们的类加载器不同，那这两个类就必定不相等。 +两个类相等：类本身相等，并且使用同一个类加载器进行加载。这是因为每一个类加载器都拥有一个独立的类名称空间。 + +这里的相等，包括类的 Class 对象的 equals() 方法、isAssignableFrom() 方法、isInstance() 方法的返回结果为 true，也包括使用 instanceof 关键字做对象所属关系判定结果为 true。 ### 2. 类加载器分类 @@ -608,7 +662,7 @@ public static void main(String[] args) { 从 Java 开发人员的角度看，类加载器可以划分得更细致一些： -- 启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）此类加载器负责将存放在 <JAVA_HOME>\lib 目录中的，或者被 -Xbootclasspath 参数所指定的路径中的，并且是虚拟机识别的（仅按照文件名识别，如 rt.jar，名字不符合的类库即使放在 lib 目录中也不会被加载）类库加载到虚拟机内存中。 启动类加载器无法被 Java 程序直接引用，用户在编写自定义类加载器时，如果需要把加载请求委派给启动类加载器，直接使用 null 代替即可。 +- 启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）此类加载器负责将存放在 <JAVA_HOME>\lib 目录中的，或者被 -Xbootclasspath 参数所指定的路径中的，并且是虚拟机识别的（仅按照文件名识别，如 rt.jar，名字不符合的类库即使放在 lib 目录中也不会被加载）类库加载到虚拟机内存中。启动类加载器无法被 Java 程序直接引用，用户在编写自定义类加载器时，如果需要把加载请求委派给启动类加载器，直接使用 null 代替即可。 - 扩展类加载器（Extension ClassLoader）这个类加载器是由 ExtClassLoader（sun.misc.Launcher$ExtClassLoader）实现的。它负责将 <JAVA_HOME>/lib/ext 或者被 java.ext.dir 系统变量所指定路径中的所有类库加载到内存中，开发者可以直接使用扩展类加载器。 @@ -616,43 +670,116 @@ public static void main(String[] args) { ### 3. 双亲委派模型 -应用程序都是由三种类加载器相互配合进行加载的，如果有必要，还可以加入自己定义的类加载器。下图展示的类加载器之间的层次关系，称为类加载器的双亲委派模型（Parents Delegation Model）。该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有自己的父类加载器，这里类加载器之间的父子关系一般通过组合（Composition）关系来实现，而不是通过继承（Inheritance）的关系实现。 +应用程序都是由三种类加载器相互配合进行加载的，如果有必要，还可以加入自己定义的类加载器。 + +下图展示的类加载器之间的层次关系，称为类加载器的双亲委派模型（Parents Delegation Model）。该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有自己的父类加载器。这里类加载器之间的父子关系一般通过组合（Composition）关系来实现，而不是通过继承（Inheritance）的关系实现。

**（一）工作过程** -如果一个类加载器收到了类加载的请求，它首先不会自己去尝试加载，而是把这个请求委派给父类加载器，每一个层次的加载器都是如此，依次递归。因此所有的加载请求最终都应该传送到顶层的启动类加载器中，只有当父加载器反馈自己无法完成此加载请求（它搜索范围中没有找到所需类）时，子加载器才会尝试自己加载。 +一个类加载器首先将类加载请求传送到父类加载器，只有当父类加载器无法完成类加载请求时才尝试加载。 **（二）好处** -使用双亲委派模型来组织类加载器之间的关系，使得 Java 类随着它的类加载器一起具备了一种带有优先级的层次关系。例如类 java.lang.Object，它存放在 rt.jar 中，无论哪个类加载器要加载这个类，最终都是委派给处于模型最顶端的启动类加载器进行加载，因此 Object 类在程序的各种类加载器环境中都是同一个类。相反，如果没有双亲委派模型，由各个类加载器自行加载的话，如果用户编写了一个称为java.lang.Object 的类，并放在程序的 ClassPath 中，那系统中将会出现多个不同的 Object 类，程序将变得一片混乱。如果开发者尝试编写一个与 rt.jar 类库中已有类重名的 Java 类，将会发现可以正常编译，但是永远无法被加载运行。 +使得 Java 类随着它的类加载器一起具有一种带有优先级的层次关系，从而是的基础类得到统一。 + +例如 java.lang.Object 存放在 rt.jar 中，如果编写另外一个 java.lang.Object 的类并放到 ClassPath 中，程序可以编译通过。因为双亲委派模型的存在，所以在 rt.jar 中的 Object 比在 ClassPath 中的 Object 优先级更高，因为 rt.jar 中的 Object 使用的是启动类加载器，而 ClassPath 中的 Object 使用的是应用程序类加载器。正因为 rt.jar 中的 Object 优先级更高，因为程序中所有的 Object 都是这个 Object。 **（三）实现** +以下是抽象类 java.lang.ClassLoader 的代码片段，其中的 loadClass() 方法运行过程如下：先检查类是否已经加载过，如果没有则让父类加载器去加载。当父类加载器加载失败时抛出 ClassNotFoundException，此时尝试自己去加载。 + ```java -protected synchronized Class loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException{ - // 先检查请求的类是否已经被加载过了 - Class c = findLoadedClass(name); - if(c == null) { - try{ - if(parent != null) { - c = parent.loadClass(name, false); - } else{ - c = findBootstrapClassOrNull(name); +public abstract class ClassLoader { + // The parent class loader for delegation + private final ClassLoader parent; + + public Class loadClass(String name) throws ClassNotFoundException { + return loadClass(name, false); + } + + protected Class loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException { + synchronized (getClassLoadingLock(name)) { + // First, check if the class has already been loaded + Class c = findLoadedClass(name); + if (c == null) { + try { + if (parent != null) { + c = parent.loadClass(name, false); + } else { + c = findBootstrapClassOrNull(name); + } + } catch (ClassNotFoundException e) { + // ClassNotFoundException thrown if class not found + // from the non-null parent class loader + } + + if (c == null) { + // If still not found, then invoke findClass in order + // to find the class. + c = findClass(name); + } } - } catch(ClassNotFoundException e) { - // 如果父类加载器抛出 ClassNotFoundException，说明父类加载器无法完成加载请求 - } - if(c == null) { - // 如果父类加载器无法完成加载请求，再调用自身的 findClass() 来进行加载 - c = findClass(name); + if (resolve) { + resolveClass(c); + } + return c; } } - if(resolve) { - resolveClass(c); + + protected Class findClass(String name) throws ClassNotFoundException { + throw new ClassNotFoundException(name); + } +} +``` + +### 4. 自定义类加载器实现 + +FileSystemClassLoader 是自定义类加载器，继承自 java.lang.ClassLoader，用于加载文件系统上的类。它首先根据类的全名在文件系统上查找类的字节代码文件（.class 文件），然后读取该文件内容，最后通过 defineClass() 方法来把这些字节代码转换成 java.lang.Class 类的实例。 + +java.lang.ClassLoader 类的方法 loadClass() 实现了双亲委派模型的逻辑，因此自定义类加载器一般不去重写它，而是通过重写 findClass() 方法。 + +```java +public class FileSystemClassLoader extends ClassLoader { + + private String rootDir; + + public FileSystemClassLoader(String rootDir) { + this.rootDir = rootDir; + } + + protected Class findClass(String name) throws ClassNotFoundException { + byte[] classData = getClassData(name); + if (classData == null) { + throw new ClassNotFoundException(); + } else { + return defineClass(name, classData, 0, classData.length); + } + } + + private byte[] getClassData(String className) { + String path = classNameToPath(className); + try { + InputStream ins = new FileInputStream(path); + ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream(); + int bufferSize = 4096; + byte[] buffer = new byte[bufferSize]; + int bytesNumRead; + while ((bytesNumRead = ins.read(buffer)) != -1) { + baos.write(buffer, 0, bytesNumRead); + } + return baos.toByteArray(); + } catch (IOException e) { + e.printStackTrace(); + } + return null; + } + + private String classNameToPath(String className) { + return rootDir + File.separatorChar + + className.replace('.', File.separatorChar) + ".class"; } - return c; } ``` @@ -692,3 +819,6 @@ java -Xmx12m -Xms3m -Xmn1m -XX:PermSize=20m -XX:MaxPermSize=20m -XX:+UseSerialGC - [深入理解 JVM(2)——GC 算法与内存分配策略](https://crowhawk.github.io/2017/08/10/jvm_2/) - [深入理解 JVM(3)——7 种垃圾收集器](https://crowhawk.github.io/2017/08/15/jvm_3/) - [JVM Internals](http://blog.jamesdbloom.com/JVMInternals.html) +- [深入探讨 Java 类加载器](https://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-classloader/index.html#code6) +- [Guide to WeakHashMap in Java](http://www.baeldung.com/java-weakhashmap) +- [Tomcat example source code file (ConcurrentCache.java)](https://alvinalexander.com/java/jwarehouse/apache-tomcat-6.0.16/java/org/apache/el/util/ConcurrentCache.java.shtml) diff --git a/notes/数据库系统原理.md b/notes/数据库系统原理.md index 73295af8..88a6f74f 100644 --- a/notes/数据库系统原理.md +++ b/notes/数据库系统原理.md @@ -161,7 +161,7 @@ MySQL 中提供了两种封锁粒度：行级锁以及表级锁。 |X |NO |NO |NO | NO| |IX |NO |YES |NO | YES| |S |NO |NO |YES | YES| -|IS |NO |YES |YES | YES| +|IS |NO |YES |YES | YES| 解释如下： diff --git a/pics/4cf711a8-7ab2-4152-b85c-d5c226733807.png b/pics/4cf711a8-7ab2-4152-b85c-d5c226733807.png new file mode 100644 index 00000000..25ac4f70 Binary files /dev/null and b/pics/4cf711a8-7ab2-4152-b85c-d5c226733807.png differ diff --git a/pics/9bbddeeb-e939-41f0-8e8e-2b1a0aa7e0a7.png b/pics/9bbddeeb-e939-41f0-8e8e-2b1a0aa7e0a7.png new file mode 100644 index 00000000..26ac536e Binary files /dev/null and b/pics/9bbddeeb-e939-41f0-8e8e-2b1a0aa7e0a7.png differ