学习笔记5——对象、直接内存、执行引擎，string

学习笔记系列开头惯例发布一些寻亲消息

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创建对象的步骤

  • 对象对应的类是否被加载，链接（链接到真实的内存地址），初始化（类初始化）

  • 计算对象占用大小，在堆中划分内存

    • 内存规整：指针碰撞法（指针作为分界线向后移动）
    • 内存不规整：空闲列表分配（记录哪些内存是可用的）
    • 取决于java堆采用什么垃圾回收机制内存是否规整

  • 处理并发安全问题

    • 区域加锁
    • 线程预留TLAB

  • 初始化分配的空间：所有属性赋默认初始化值

  • 设置对象头

  • 对象初始化<显式初始化、代码块中初始化、构造器初始化>

对象在堆中的布局

  • 对象头

    • 运行时元数据

      • 在堆中的首地址（哈希值）
      • GC分代年龄
      • 锁状态

    • 类型指针：指向元空间的类型

  • 实例数据：各种类型的字段【先放父类的变量、相同宽度的分配在一起】

  • 对齐填充

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对象访问定位

  • 句柄访问

    • 浪费空间
    • 访问效率较低
    • 优点：栈空间引用地址比较稳定，就算对象发生了变化，也只需要修改句柄指针，栈中的引用无需变化

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  • 直接指针

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直接内存（元数据)

  • 读写文件，需要与磁盘交互，需要由用户态切换到内核态
    • 一般的需要经过两层

  • 除了第一种，对于一些读写比较频繁的场合，java虚拟机提供了NIO库，使得用户程序可以操作一块由操作系统划出的直接内存，不受JVM的限制和管理，元数据就是这样实现的
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执行引擎

  • 需要了解编译和汇编过程

    • 机器指令码：cpu直接识别执行，不同cpu对同一机器指令码的识别不同，可能对A是相加，对B就是赋值

    • 指令：指令就是将一些常用的机器指令码用符号的形式记录，比如一串二进制可以表示为add

    • 指令集：由于cpu之间对于机器指令识别的差异，所以对于不同种类cpu，都要有对应的（指令，二进制码）表，当然这是提前定义在cpu内部的

    • 汇编语言：助记符代替操作码，地址符号代替操作数的地址

    • 高级语言：高级语言一张嘴，机器指令跑断腿

  • 执行引擎的任务就是将字节码指令解释为平台上的本地机器指令，JVM执行引擎提供了三种方式

    • AOT编译器：是一种由源代码直接到机器码的方法，但是对于java 的动态特性并不友好，所以是一种牺牲质量换取性能的策略，如动态类加载无法实现
    • 解释器（字节码->机器码）
      • 将字节码翻译为机器码，可以很快启动
    • JIT编译器（java的即时编译技术just in time，相比于AOT，JIT是在程序运行过程中进行转换）（分为两类）
      • 寻找热点代码，对于这些频繁被调用的热点代码进行深度优化，然后将字节码编译为机器码后再启动，编译需要花费点时间，如果优化失败则还是采用翻译器
      • 热点代码探测：这里的热点代码指的是一段时间内被调用频率很高的代码，而不是从执行开始单纯的次数最多的代码（有衰减机制）

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  • JIT编译器：将字节码转化为本地机器码（启动慢过程很快）

    • c1编译模式：进行简单、可靠的优化耗时短，编译快，如有必要将加入性能监控的逻辑
    • c2编译模式：会启用一些编译耗时较长的优化，甚至会根据性能监控信息进行一些不可靠的激进优化。
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  • 为什么java需要编译器和翻译器合并？

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String Table

  • 为什么要移动到堆中：想跟随堆中的其他对象一起进行垃圾回收，避免字符串常量越来越多导致内存溢出（原来常量池位于永久代，永久代只有full gc才会清理比较慢，移出来是为了让字符串常量池得到更加频繁的清理）
  • 拼接
    • 常量拼接直接字节码编译优化生成结果，存在常量池（“javaee”），常量池中没有重复的元素，可以通过不同的变量名来索引相同的地址
    • 只要带一个变量，则拼接原理为stringbuilder对象append，结果放入堆中 / 如果是final string拼接那么还是按照常量拼接来
      • 如果没有显式操作，还是使用+，那么就是每次+都会创建builder对象和string对象，以stringbuilder的方式拼接
      • 显式调用stringbuilder.append后，只会调用一个builder的append，而且不会和常量池发生关系
    • 拼接结果调用intern方法，如果该字符串不存在就会将当前字符串放入常量池，返回结果的指向必须为常量池中的字符串实例，该方法确保字符串在内存中只有一份拷贝（intern就是让当前对象的值在池中也存一份，如果已经有了那就算了，还是指着对象，没有的话就存一份指向池中）

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  • 池中的string pool是一个固定大小的hashtable，不会存储相同内容的字符串的
  • 显式的+两个双引号，或者tostring之后就会存储到常量池中，如果是对象或者存在一个变量的的话，采用的是stringbuilder进行的，所以不会存到常量池
  • StringBuffer的toString方法会调用new String， 在堆中新建对象

String的intern()方法在不同JDK版本的区别-CSDN博客
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java 面试题： new String() 会创建几个对象？_new string(“a”) + new string(“b”) 会创建几个对象?-CSDN博客

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