Java的字节码
Contents
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- 2.1. JIT 即时编译
💠 2024-06-13 11:01:29
字节码以及类加载
书籍
- 深入理解Java虚拟机 周志明
- Java 虚拟机字节码 从入门到实战 吴就业
编译优化
由源文件 *.java 编译成 *.class 文件这个过程中做的调优
类中定义的常量 如果是字面值, 其他引用这个常量的地方编译后会被替换成字面值, 该常量属性的 get 方法也是直接返回字面值
字面值就是无需运算的值, 而不是表达式 例如 final int num = 2; 反例 final int num = 3>2?1:2;
JIT 即时编译
目前有三种：C1 C2 Graal
| 类型 | JVM参数 | 特点 |
|---|---|---|
| C1 | -client | 编译耗时短 |
| C2 | -server | 编译耗时长执行效率好需要收集运行期profile信息来辅助编译也就是PGO |
| Graal |
注意 自JDK8起默认开启分层编译
C1 C2混用-client -server参数无效
Graal Compiler
Deep Dive Into the New Java JIT Compiler – Graal
字节码
字节码是程序的中间表达形式，源码和机器码之间的产物 字节码是由源文件执行javac产生的
某些高级语言特性（语法糖）在字节码中会进行简化，例如循环结构，会转换成为分支指令
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每个操作都由一个字节表示，因此叫做字节码
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字节码是一种抽象表示方法 字节码进一步编译得到机器码
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javap -c -p class文件反编译字节码文件，-p 能看到私有属性- 输出所有的属性以及类的定义信息
- 静态块
- 构造方法
- 方法信息
- 静态属性信息
- 静态方法信息
字节码相关框架
asm
javassist
常量池
常量池是为类文件中的其他常量元素提供快捷访问方式的区域。对于JVM来说常量池相当于符号表 参考博客
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javap -v class文件输出很多额外信息，# 开头的就是常量池信息
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理解常量池 以及使用场景
类加载机制
- 类的生命周期
加载 Loading->验证 Verification->准备 Preparation->解析 Resolution->初始化 Initialization->使用 Using->卸载 Unloading- 验证、 准备、 解析，统称为 链接 Linking
类加载器
参考: 一文带你深扒ClassLoader内核，揭开它的神秘面纱！
深入源码，举例清晰
双亲委派模型(
parents delegation model） 实现代码：java.lang.ClassLoader#loadClass(java.lang.String, boolean)其工作原理是，如果一个类加载器收到了类加载请求(只讨论首次加载，已经加载过的会走缓存), 它并不会自己先去加载，而是委托给父类的加载器去执行
如果父类加载器还存在其父类加载器，则进一步向上委托，依次递归，请求最终将到达顶层的启动类加载器
如果父类加载器可以完成类加载任务，就成功返回，倘若父类加载器无法完成此加载任务，子加载器才会尝试自己去加载
- Java平台经典类加载器层级：
BootStrap ClassLoader根（引导）加载器：通常在VM启动后不久就实例化，最顶层的加载类，主要加载 核心类库 并且不做验证工作- 加载目录
%JRE_HOME%\lib下的rt.jar、resources.jar、charsets.jar 和 class 文件
- 加载目录
Extendsion ClassLoader扩展类加载器：加载安装时自带的标准扩展，一般包括安全性扩展- 加载目录
%JRE_HOME%\lib\ext下的 jar 包和 class 文件。
- 加载目录
Application ClassLoader应用或系统类加载器：应用最广泛的类加载器，负责加载应用类(当前应用的 classpath 的所有类)自定义ClassLoader自定义类载器
注意：
- 例如在读取类路径下文件时，可以通过
classA.getClassLoader().getResourceAsStream("app.properties")但是如果类classA对象是由 BootStrap 类加载器加载的， getClassLoader() 将返回 null- 当出现jar包多版本时，先加载了其中一个版本就不会加载另一个版本，而这个加载顺序往往是由操作系统的文件排序决定的 相关案例
特殊场景
Tomcat
- CommonClassLoader Tomcat最基本的类加载器，加载路径
/common/*中的class可以被Tomcat容器本身以及各个Webapp访问； - CatalinaClassLoader Tomcat容器私有的类加载器，加载路径
/server/*中的class对于Webapp不可见； - SharedClassLoader 各个Webapp共享的类加载器，加载路径
/shared/*中的class对于所有Webapp可见，但是对于Tomcat容器不可见； - WebappClassLoader 各个Webapp私有的类加载器，加载路径
/WebApp/WEB-INF/*中的class只对当前Webapp可见；
其中WebApp类加载器和Jsp类加载器通常会存在多个实例，每一个Web应用程序对应一个WebApp类加载器，每一个JSP文件对应一个Jsp类加载器。
WebApp类加载器就为了类隔离而违背了双亲委派模型，仅自身负责加载类，不向上传递
加载和连接
加载
- 这个过程就是读取字节码文件，创建一个字节数组装在这些内容，加载结束后这个对象还不能直接调用
连接
- 加载完成后，类必须连接起来，分为三步：验证，准备，解析。
- 验证：
- 验证文件的合理性，完整性检查，检查常量池，方法的字节码检查。主要的：
- 是否所有方法都遵守访问控制关键字的限定
- 方法调用的参数个数和静态类型是否正确
- 确保字节码不会试图滥用堆栈
- 确保变量使用之前被正确初始化了
- 检查变量是否仅被赋予恰当类型的值
- 准备：
- 分配内存，准备初始化类中的静态变量，但不会现在就初始化，也不会执行任何VM字节码
- 解析：
- 促使VM检查类文件中所引用的类型是不是都是已知的类型。如果有运行时有未知的类型，那又要引发一次类加载过程
- 当需要加载的类全部加载解析完毕后，VM就可以初始化最初那个加载的类了。
- 这时所有的静态变量都可以进行初始化，所有静态代码块都会运行，这一步完成后，类就能使用了
- 验证：
方法句柄
主要用于反射 用到再学
Agent
Java Agent 主要有以下功能
- Java Agent 在加载 Java 字节码之前拦截并对字节码进行修改;
- Java Agent 在 Jvm 运行期间修改已经加载的字节码;
Java Agent 的应用场景
| 能力 | 案例 |
|---|---|
| IDE的调试功能 | Eclipse、IntelliJ IDEA ； |
| 热部署功能 | JRebel、XRebel、spring-loaded； |
| 各种线上诊断工具 | Btrace、Greys， Arthas； |
| 各种性能分析工具 | Visual VM、JConsole 等； |
| 全链路性能检测工具 | Skywalking、Pinpoint等； |
agent
线程池监控
反编译
热部署
通过替换 class 实现不停机热更新
- Instrumentation
- 自定义类加载器
- OSGI 热插拔接口
Instrumentation 新功能 基于Java Instrument的Agent实现 Java 5 特性 Instrumentation 实践 java组件中的热插拔（osgi) agentmain 方式
相关项目:
game-hot-update | 游戏服务器之Java热更新 groovy hotswap demo
Author Kuangcp
LastMod 2018-11-21