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国外设计师作品网站,淘宝网站c#设计怎么做,一个人做网站需要多久,湖南优度网络科技有限公司一、栈上的数据存储 1.1 基本数据类型在栈上的实现 Java的8大基本数据类型在虚拟机中的实现方式与内存占用#xff1a;数据类型堆内存占用(字节)栈中slot数虚拟机内部符号byte11Bshort21Sint41Ilong82Jfloat41Fdouble82Dchar21Cboolean11Z空间换时间#xff1a;Java虚拟机采用…一、栈上的数据存储1.1 基本数据类型在栈上的实现Java的8大基本数据类型在虚拟机中的实现方式与内存占用数据类型堆内存占用(字节)栈中slot数虚拟机内部符号byte11Bshort21Sint41Ilong82Jfloat41Fdouble82Dchar21Cboolean11Z空间换时间Java虚拟机采用空间换时间方案在栈上不存储具体类型只根据slot槽处理数据64位特殊处理long和double类型在64位系统中占用2个slot共16字节但高8字节未使用实际满足8字节需求1.2 boolean类型的内部实现在栈上boolean类型与int类型相同处理值1代表true0代表false可通过ASM框架修改字节码指令验证boolean在栈上实际可存储超过1的值从栈保存到堆上时boolean类型只取低位的最后一位保存在堆上boolean类型只占用1个字节无符号低位复制高位补01.3 栈与堆数据转换规则堆→栈由于栈上空间大于或等于堆上空间直接处理注意符号位boolean、char为无符号低位复制高位补0byte、short为有符号低位复制非负补0负则补1栈→堆高位需要截断boolean特殊只取低位的最后一位二、对象在堆上的内存布局2.1 对象内存结构对象在堆中主要包含三部分对象头包含Mark Word和Klass Pointer实例数据对象的实际字段对齐填充保证对象大小为8字节的倍数普通对象结构: ┌──────────────┐ │ Mark Word │ 32位4字节, 64位8字节保存锁、GC等信息 ├──────────────┤ │Klass Pointer │ 指向方法区中InstanceKlass对象的指针 ├──────────────┤ │ 实例数据 │ 字段重排序保证内存对齐 ├──────────────┤ │ 对齐填充 │ 保证对象大小为8字节的倍数 └──────────────┘ 数组对象额外包含: ┌──────────────┐ │ 数组长度 │ 4字节(int) └──────────────┘2.2 Mark Word(标记字段)Mark Word在不同状态下存储不同内容64位开启指针压缩布局未锁定状态2.5位未使用31位Hashcode1位未使用4位分代年龄1位偏向锁标记2位锁状态(01)偏向锁状态54位线程ID2位epoch1位偏向锁标记4位分代年龄2位锁状态(01)轻量级锁62位指向栈中锁记录的指针2位锁状态(00)重量级锁62位指向Monitor对象的指针2位锁状态(10)GC标记62位空2位锁状态(11)2.3 指针压缩64位JVM中堆中原本8字节的指针可压缩为4字节默认开启可通过-XX:-UseCompressedOops关闭适用条件堆大小不超过32GB2^35字节内存对齐将对象起始地址对齐到8字节边界便于指针压缩2.4 内存对齐每个对象字节数必须是8的倍数字段偏移量(offset)需是字段长度的整数倍通过字段重排序和对齐填充实现目的避免伪共享提高CPU缓存效率三、方法调用原理3.1 五种字节码指令JVM提供5种字节码指令执行方法调用invokestatic调用静态方法静态绑定编译期确定方法地址invokespecial调用私有方法、构造方法以及super关键字调用父类方法静态绑定final修饰的invokevirtual也使用此方式invokevirtual调用非私有实例方法非final方法使用动态绑定通过虚方法表(vtable)查找方法地址invokeinterface调用接口方法动态绑定通过接口方法表(itable)查找方法地址invokedynamic调用动态方法主要用于lambda表达式机制复杂JVM 7引入3.2 静态绑定 vs 动态绑定静态绑定编译期间确定方法地址适用于static、private、final方法方法第一次调用时符号引用替换为直接内存地址动态绑定运行时确定方法地址适用于非static、非private、非final的实例方法通过虚方法表实现多态3.3 虚方法表(vtable)每个类包含一个虚方法表记录方法地址子类方法表包含父类所有方法重写方法时用子类方法地址替换父类方法地址查找步骤根据对象头中的类型指针找到InstanceKlass从InstanceKlass获取虚方法表通过索引找到方法地址调用方法四、异常捕获原理4.1 异常表编译期生成存储异常处理信息包含四个关键字段起始PC异常捕获范围开始位置结束PC异常捕获范围结束位置跳转PC捕获异常后跳转的指令位置捕获类型可捕获的异常类型4.2 异常处理流程异常发生时JVM从上至下遍历异常表检查异常发生位置是否在捕获范围内检查异常类型是否匹配如匹配跳转到跳转PC位置如不匹配弹出当前栈帧在上层栈帧继续查找4.3 finally的实现finally代码块会被复制到try和catch执行路径之后异常表增加额外条目处理Throwable等未捕获异常通过局部变量表保存异常执行完finally后再抛出五、JIT即时编译器5.1 JIT基本原理热点代码执行频率高的字节码将字节码编译成机器码直接在CPU执行热点代码优化方法内联、逃逸分析等5.2 分层编译JDK7后HotSpot采用分层编译5个优化级别等级组件描述保存的信息0解释器解释执行记录方法/循环次数无1C1编译器基础优化优化后代码2C1编译器基础优化收集信息优化后代码方法/循环次数3C1编译器C1完整优化收集所有额外信息类型、分支概率等4C2编译器深度优化服务端代码优化优化后代码C1编译速度快优化效果较弱C2编译速度慢优化效果强Graal新一代JIT编译器替代C25.3 方法内联将方法体直接复制到调用方节省创建栈帧开销内联条件方法字节码325字节且是热点方法(-XX:FreqInlineSize)方法字节码35字节直接内联(-XX:MaxInlineSize)生成机器码1000字节(-XX:InlineSmallCode)接口实现类3个5.4 逃逸分析分析对象是否被外部方法/线程引用优化技术锁消除对象不逃逸消除同步锁标量替换将对象拆分为基本类型在栈上分配栈上分配不逃逸对象分配在栈上避免GC六、垃圾回收器原理6.1 G1垃圾回收器6.1.1 年轻代回收只扫描EdenSurvivor区域问题老年代对象可能引用年轻代对象解决方案记忆集(RememberedSet) 卡表(CardTable)记忆集优化记录区域而非对象级别的引用将内存划分卡页(512字节)记录卡页引用通过写屏障维护卡表标记脏卡执行流程Root扫描处理脏卡队列更新记忆集标记存活对象选择回收集合(Collection Set)复制存活对象处理引用和JNI弱引用6.1.2 混合回收触发条件堆占用率45%步骤初始标记STW三色标记法标记GC Root可达对象并发标记与用户线程并发继续标记最终标记STW处理SATB(初始快照)队列清理STW清除无存活对象的区域转移将存活对象复制到新区域6.1.3 三色标记与SATB三色标记黑色存活引用关系已处理灰色待处理引用关系部分处理白色可回收不在GC Root链上SATB技术初始创建快照记录所有对象采用写前屏障将旧引用对象加入SATB队列避免漏标可能产生浮动垃圾6.2 ZGC垃圾回收器6.2.1 低延迟特性STW时间始终1ms支持堆大小几百MB到16TB对象地址空间44位最大16TB6.2.2 着色指针将8字节指针拆分为三部分最低44位对象地址中间4位颜色位同一时间只有一位是1Marked0/Marked1标记可达对象Remap重映射位引用关系已变更Finalizable只能通过终结器访问高16位未使用6.2.3 读屏障读取对象引用时触发检查是否需要重映射将引用指向转移后的对象用户线程协助GC工作6.2.4 执行流程初始标记STW标记GC Root直接引用对象并发标记标记所有可达对象并发处理选择转移区域创建转移表转移开始STW转移GC Root引用对象并发转移转移剩余对象重映射修正引用关系用户线程协助6.2.5 ZPage区域小区域2MB保存256KB对象中区域32MB保存256KB-4MB对象大区域保存4MB单个对象6.3 ShenandoahGC6.3.1 1.0版本每个对象增加8字节前向指针读前屏障根据前向指针访问转移后对象缺点内存占用增加5-10%性能影响大6.3.2 2.0版本(主流)仅转移阶段将前向指针放入Mark WordCAS确保并发安全执行流程与ZGC类似6.3.3 分代支持JDK21支持分代Shenandoah年轻代和老年代回收可并行执行减少全堆扫描频率提升性能七、最佳实践建议7.1 代码优化小方法设计便于JIT内联控制接口实现类数量不超过2个保证内联避免对象逃逸高频方法中创建临时对象自定义热点方法JDK标准库中复杂方法可能无法内联7.2 JVM参数调优JIT优化-XX:MaxInlineSize控制内联方法大小-XX:FreqInlineSize控制热点方法内联大小-XX:InlineSmallCode控制机器码内联大小G1回收器-XX:MaxGCPauseMillis期望最大停顿时间-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent触发混合GC的堆占用率ZGC-XX:UseZGC启用ZGC-XX:ZAllocationSpikeTolerance分配峰值容忍度7.3 GC选择指南低延迟需求ZGC或Shenandoah大堆应用(64GB)ZGC吞吐量优先G1或Parallel GCJDK8环境G1或CMS(即将废弃)容器化环境ZGC(对容器友好)八、总结JVM是Java语言的核心运行环境理解其内部原理对性能优化和问题排查至关重要。关键要点包括内存管理栈上slot管理保证执行效率堆上对象布局优化空间利用指针压缩减少64位系统内存开销执行优化JIT编译提升热点代码执行效率方法内联消除调用开销逃逸分析优化对象分配垃圾回收演进从分代设计(G1)到并发转移(ZGC, Shenandoah)从Stop-The-World到亚毫秒级停顿从对象追踪到指针着色等创新技术持续发展ZGC支持TB级堆内存分代ZGC/Shenandoah提升吞吐量Valhalla项目将带来值类型进一步优化内存和性能