performance-optimization
  • Introduction
  • JVM优化篇
    • JVM结构剖析
    • JAVA程序运行原理分析
    • JVM内存模型
    • 详细垃圾回收机制
    • 常见的垃圾回收器有那些
    • JVM性能调优以及配置
      • jstat参数详细配置
      • G1垃圾回收器参数配置
      • JVM性能调优——常用配置
      • JVM性能调优——案例
      • JVM性能调优——理论篇
      • JVM性能调优——实战篇
      • JVM性能优化分析工具
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    • Tomcat WebappClassLoader 类加载机制源码分析
  • SQL优化篇
    • MySQL优化篇
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        • 索引实现分析
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      • SQL性能分析
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      • SQL语句分析
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        • SQL语句拆分简单sql
      • 理解MYSQL底层索引
      • MySQL性能优化之参数配置
      • MySQL锁机制详解及死锁处理方式
      • MYSQL中update的low_priority
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        • B+Tree详细讲解
        • MySQL索引背后的数据结构及算法原理
        • 从 MongoDB 及 Mysql 谈B/B+树
      • MySQL索引的数据结构及算法原理
  • WEB容器优化篇
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      • Tomcat容器内部原理
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      • Tomcat调优篇实战
    • WEB程序容器结构剖析
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  • 一、平台语言类型:
  • 二、JAVA代码编译和执行的整个过程
  • Java代码编译和执行的整个过程包含了以下三个重要的机制:

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  1. JVM优化篇

JAVA程序运行原理分析

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一、平台语言类型:

  • 编译型语言

编译型语言是通过专门的编译器,将高级语言【一次性翻译成】可被平台(如OS操作系统)执行的机器码,编译一次,脱离开发环境可独立运行,故效率高;但对编译器严重依赖,而不同操作系统所使用的编译器是各不相同的,所以造成了编译型语言可移植性差的特点。如同打包发布好的vs程序,不管放在windows哪个磁盘下,均可脱离vs执行;但把这个编译好的exe放到unix下,便是不可能正常set up 的。这也就解释了它效率高,但跨平台可移植性差的特点。

  • 解释型语言

同样的,解释型语言也有专门的解释器,将原程序解释成特定的平台可执行文件,不同的是,解释型语言不会进行整体的编译,而是把编译和解释混合在一起执行。但解释性语言跨平台性好,只需通过不同的解释器,将其解释成某平台可识别的指令即可。这是编译的过程无法做到的。

  • 区别

类型

原理

优点

缺点

编译型

通过专门的编译器,将高级语言一次性翻译程可被平台执行的机器码

编译一次,脱离开发环境可独立运行,故效率高

对编译器严重依赖,可以执行性差

解释型

有专门的解释器,将程序解释称特定的平台指令

跨平台性好,只需通过不同的解释器,将其解释称某平台可识别的指令即可

编译和解释混合在一起执行,导致效率低

  • 引出面试题

1)、Java是属于哪种类型的?

答:既是解释型语言,又是编译型语言

2)、Java程序运行原理

1、使用java进行编程,首先源程序会通过编译,将java编译成class字节码,【默认路径为该JRE运行环境路径下】

2、 再通过解释形成可执行文件

开发人员编写Java代码(.java文件),然后将之编译成字节码(.class文件),再然后字节码被装入内存,一旦字节码进入虚拟机,它就会被解释器解释执行,或者是被即时代码发生器有选择的转换成机器码执行。

二、JAVA代码编译和执行的整个过程

Java代码编译和执行的整个过程包含了以下三个重要的机制:

  • Java源码编译机制

① 分析和输入到符号表

② 注解处理

③ 语义分析和生成class文件

最后生成的class文件由以下部分组成:

  1. 结构信息。包括class文件格式版本号及各部分的数量与大小的信息

  2. 元数据。对应于Java源码中声明与常量的信息。包含类/继承的超类/实现的接口的声明信息、域与方法声明信息和常量池

  3. 方法信息。对应Java源码中语句和表达式对应的信息。包含字节码、异常处理器表、求值栈与局部变量区大小、求值栈的类型记录、调试符号信息

  4. 类加载机制

JVM的类加载是通过ClassLoader及其子类来完成的,类的层次关系和加载顺序可以由下图来描述:

类加载器的作用是加载类文件到内存,比如编写一个HelloWord.java程序,然后通过javac编译程class文件,那么怎么才能加载到内存中被执行呢?ClassLoader承担的就是这个责任,那不可能随便建立一个.class文件就能被加载的,Class Loader加载的class文件是有格式要求的(具体要求详见《JVM Specification》,目前我还是看不懂),ClassLoader只管加载,只要符合文件结构就加载,至于说能不能运行,则不是它负责,那是由Execution Engine负责的。

类加载的步骤如下:

1)、加载

① Bootstrap ClassLoader

负责加载$JAVA_HOME中jre/lib/rt.jar里所有的class到堆类存的永久存储区,由C++实现,不是ClassLoader子类

②Extension ClassLoader

负责加载java平台中扩展功能的一些jar包,包括$JAVA_HOME中jre/lib/*.jar或-Djava.ext.dirs指定目录下的jar包

③App ClassLoader

负责记载classpath中指定的jar包及目录中class

④Custom ClassLoader

属于应用程序根据自身需要自定义的ClassLoader,如tomcat、jboss都会根据j2ee规范自行实现ClassLoader

加载过程中会先检查类是否被已加载,检查顺序是自底向上,从Custom ClassLoader到BootStrap ClassLoader逐层检查,只要某个classloader已加载就视为已加载此类,保证此类只所有ClassLoader加载一次。而加载的顺序是自顶向下,也就是由上层来逐层尝试加载此类。

2)、链接

(1) 验证(Verify):字节码验证器将验证生成的字节码是否正确,如果验证失败,将提示验证错误;

(2) 准备(Prepare):对于所有静态变量,内存将会以默认值进行分配;

(3) 解释(Resolve):有符号存储器引用都将替换为来自方法区(Method Area)的原始引用。

3)、初始化

这是类加载的最后阶段,所有的静态变量都将被赋予原始值,并且静态区块将被执行。

  • 类执行机制

JVM是基于堆栈的虚拟机。JVM为每个新创建的线程都分配一个堆栈.也就是说,对于一个Java程序来说,它的运行就是通过对堆栈的操作来完成的。堆栈以帧为单位保存线程的状态。JVM对堆栈只进行两种操作:以帧为单位的压栈和出栈操作。

JVM执行class字节码,线程创建后,都会产生程序计数器(PC)和栈(Stack),程序计数器存放下一条要执行的指令在方法内的偏移量,栈中存放一个个栈帧,每个栈帧对应着每个方法的每次调用,而栈帧又是有局部变量区和操作数栈两部分组成,局部变量区用于存放方法中的局部变量和参数,操作数栈中用于存放方法执行过程中产生的中间结果。栈的结构如下图所示: