深入理解Java虛擬機：JVM高級特性與最佳實踐（第3版）
文章目錄
- 深入理解Java虛擬機：JVM高級特性與最佳實踐（第3版）
- 前言
- 一、自己編譯JDK
- 1.1實驗系統環境
- 1.2獲取原始碼
- 1.3構建編譯環境
- 1.4安裝"BootStrap JDK"
- 1.5進行編譯
- 1.5.1編譯前準備
- 1.5.2了解OpenJDK編譯引數
- 1.5.3正式編譯
- 1.5.3.1依賴項檢查、引數配置和構建輸出目錄結構等
- 1.5.3.2執行整個OpenJDK編譯
- 1.6編譯成果檢驗
- 本章小結
- 二、Java記憶體區域與記憶體溢位
- 章節導讀
- 2.1運行時資料區域
- 2.1.1程式計數器
- 2.1.2Java虛擬機堆疊
- 2.1.3本地方法堆疊
- 2.1.4Java堆
前言
本文主要用于自我學習第3版深入理解Java虛擬機 周志明著這本書的輔助理解和讀后感，主要用于自我學習和復盤，
一、自己編譯JDK
1.1實驗系統環境
1.2獲取原始碼
網址:openjdk12原始碼查看
openjdk12原始碼zip格式下載
1.3構建編譯環境
表1:openJdk編譯依賴庫
| 工具 | 庫名稱 | 安裝命令 |
|---|---|---|
| FreeType | The FreeType Project | sudo apt-get install libfreetype6-dev |
| CUPS | Common UNIX Printing System | sudo apt-get install libcups2-dev |
| X11 | X Window System | sudo apt-get install libx11-dev libxext-dev libxrender-dev libxrandr-dev libxtst-dev libxt-dev |
| ALSA | Advanced Linux Sound Architecture | sudo apt-get install libasound2-dev |
| libffi | Portable Foreign Function Interface Library | sudo apt-get install libffi-dev |
| Autoconf | Extensible Package of Macros | sudo apt-get install autoconf |
1.4安裝"BootStrap JDK"
假設要編譯大版本號為N的JDK，我們還需要另外準備一個大版本號至少為N-1的已經編譯好的JDK,這是因為OpenJDK由多個部分(HotSpot、JDK類別庫、JAXWS、JAXP~~~~~~)構成，其中一部分(HotSpot)代碼使用C、C++撰寫，而更多的代碼則是使用Java語言來實作，因此編譯這些Java代碼就需要用另一個編譯器可用的JDK,官方稱這個JDK為"BootStrap JDK"，
因此編譯OpenJDK12時必須使用JDK11及之后的版本，在Ubuntu下安裝OpenJDK11:
sudo apt-get install openjdk-11-jdk
1.5進行編譯
1.5.1編譯前準備
如上圖所示為由鏈接 :openjdk12原始碼zip格式下載
或者根據下圖點擊網頁原始碼OpenJDK12的zip按鈕下載
注意：代碼的大小為180.3MB左右，確保下載完整，
下載的代碼，現在將其進行解壓，解壓命令為:
unzip jdk12-06222165c35f.zip;
解壓之后大約675.6MB左右，
解壓之后將當前解壓檔案移動到/home下進行編譯
sudo mv ./jdk12-06222165c35f /home/;
進入編譯作業目錄等待:
cd /home/jdk12-06222165c35f/;
ls;
1.5.2了解OpenJDK編譯引數
表二、OpenJDK提供范瑞編譯引數表
| 編譯引數 | 引數決議 |
|---|---|
| - -with-debug-level=<level> | 1.用來設定編譯級別 2.可選值:release、fastdebug、slowdebug. 3.可選值越往后進行的優化措施越少，帶的除錯資訊越多. 4.還有一些虛擬機除錯引數必須在特定模式下使用. 5.默認值為:release |
| - -enable-debug | 等效于- -with-debug-level=fastdebug |
| - -with-native-debug-symbols=<method> | 確定除錯符號資訊的編譯方式，可選值為none、internal、external、zipped. |
| - -with-version-string=<string> | 設定編譯JDK的版本號，如java -version的輸出就會顯示該資訊，這個引數還有- -with-version-<part>=<value>的形式，其中part可以是pre、opt、build、major、minor、security、patch之一，用于設定版本號的某一個部分， |
| - -with-jvm-variants=<variant>[,<variant>…] | 編譯特定模式(Variants)的HotSpot虛擬機,可以多個模式并存，可選值為:server、client、minimal、core、zero、custom. |
| - -with-jvm-features=<feature>[,<feature>…] | 針對**- -with-jvm-variants=custom時的自定義虛擬機特性串列(Features),可以多個特性并存，由于可選值較多，請參見help**命令輸出. |
| –with-target-bits=<bits> | 指明要編譯32位還是64位的Java虛擬機，在64位機器上也可以通過交叉編譯生成32位的虛擬機. |
| - -with-<lib>=<path> | 用于指明依賴包的具體路徑，通常使用在安裝了多個不同版本的BootStrap JDK和依賴包的情況，其中lib的可選值包括boot-jdk、freetype、cups、x、alsa、libffi、jtreg、libjpeg、giflib、libpng、lcms、zlib |
| - -with-extra-<flagtype>=<flags> | 用于設定C、C++和Java代碼編譯時的額外編譯器引數，其中flagtype可選值為cflags、cxxflags、laflags分別代表C、C++和Java代碼的引數， |
| - -with-conf-name=<name> | 指定編譯配置名稱，OpenJDK支持使用不同的配置進行編譯，默認會根據編譯的作業系統、指令集架構、除錯級別自動生成一個配置名稱，比如"linux-x86_64-server-release",如果這些資訊都相同的情況下保存不同的編譯引數配置，就需要使用這個引數來自定義配置名稱， |
bash configure --help | 該命令可以查看全部configure命令引數，所有引數均通過以下形式使用:bash configure [options] |
1.5.3正式編譯
1.5.3.1依賴項檢查、引數配置和構建輸出目錄結構等
編譯FastDebug版、僅含Server模式的HotSpot虛擬機:
bash configure --enable-debug --with-jvm-variants=server --disable-warnings-as-errors;
注:configure命令承擔了依賴項檢查、引數配置和構建輸出目錄結構等多項職責，如果configure執行程序中有需要的工具鏈或者依賴項有缺失，命令執行后將會得到明確的提示，并給出依賴的安裝命令
如果一切順利的話就會收到配置成功的提示，并輸出除錯級別、Java虛擬機的模式、特性，使用的編譯器版本等配置摘要資訊,如下圖所示:
1.5.3.2執行整個OpenJDK編譯
make images;
注:如果多次編譯，或者目錄結構成功后又再次修改了配置，必須先使用
make clean;
make dist-clean;
命令清理目錄，才能確保新的配置生效，
編譯完成后，進入OpenJDK原始碼的"build/配置名稱/jdk"目錄下就可以看到OpenJDK的完整編譯結果了，把它復制到JAVA_HOME目錄,就可以作為一個完整的JDK來使用，如果沒有人為設定過JDK開發版本的話，這個JDK的開發版本號里默認會帶上編譯的機器名,如下圖所示:
1.6編譯成果檢驗
編譯test.java檔案：
vim test.java;
按鍵盤a字母鍵，將以下java代碼粘貼進入檔案內，
public class test{
public static void main(String[] args){
System.out.println("Hello World!");
}
}
按Esc鍵，輸入以下bash命令，保存并退出檔案，
:wq!
輸入命令:
./javac test.java;
./java test;
詳情見下圖:
本章小結
本章主要作業是如何自己編譯OpenJDK12，本章為后續章節的實驗搭建了環境，
二、Java記憶體區域與記憶體溢位
章節導讀
本章屬于第二部分-自動記憶體管理的內容， 對于從事C、C++程式開發的開發人員來說，在記憶體管理領域，他們既是擁有最高權利的“emperor”,又是從事最基礎作業的勞動人民- -既擁有每一個物件的“所有權”，又擔負著每一個物件生命從開始到終結的維護責任，對于Java程式員來說，在虛擬機自動記憶體管理機制的幫助下，不再需要為每一個new 操作去寫配對的delete/free代碼，不容易出現記憶體泄露和溢位方面的問題，正是因為Java程式員把控制記憶體的權利交給了Java虛擬機，一旦出現記憶體泄漏和溢位方面的問題，如果不了解虛擬機是怎樣使用記憶體的，那排查錯誤、修正問題將會成為一項例外艱難的作業，
2.1運行時資料區域
2.1.1程式計數器
程式計數器(Program Counter Register):
1.是一塊較小的記憶體空間，可被看作是當前執行緒所執行位元組碼的行號指示器，
2.位元組碼解釋器通過改變這個計數器的值選取下一條要執行的位元組碼指令，
3.它是程式控制流的指示器，分支、回圈、跳轉、例外處理、執行緒恢復等基礎功能都需要依賴這個計數器完成，
4.由于Java虛擬機的多執行緒是通過執行緒輪流切換、分配處理器執行時間的方式來實作的，(聽起來好像作業系統的時間片輪轉)，在任何一個時刻，處理器（多核處理器）的一個內核都會執行一條執行緒中的指令，為了執行緒切換后能恢復到正確的執行位置，每條執行緒都需要有一個獨立的程式計數器，各條執行緒之間互不影響，獨立存盤，我們稱這類記憶體區域為“執行緒私有”的記憶體，
5.如果執行緒正在執行的是一個Java方法，這個計數器記錄的是正在執行的虛擬機位元組碼指令的地址；如果正在執行的是本地(Native)方法，這個計數器值則為空(Undefined)，
2.1.2Java虛擬機堆疊
1.與程式計數器一樣，Java虛擬機堆疊(Java Virtual Machine Stack)也是執行緒私有的，它的生命周期與執行緒相同，
2.虛擬機堆疊描述的是Java方法執行的執行緒記憶體模型，每個方法被執行的時候，Java虛擬機都會同步創建一個堆疊幀(Stack Frame)用于存盤區域變數表、運算元堆疊、動態連接、方法出口等資訊，
3.每一個方法被呼叫直至執行完畢的程序，就對應著一個堆疊幀在虛擬機堆疊中從入堆疊到出堆疊的程序，
4.區域變數表存放了編譯器可知的各種Java虛擬機基本資料型別、物件參考和returnAddress型別，
5.這些資料型別在區域變數表中的存盤空間以區域變數槽(Slot)來表示，其中64位長度的long和double型別的資料會占用兩個變數槽，其余的資料型別只占用一個，
2.1.3本地方法堆疊
本地方法堆疊與虛擬機堆疊所發揮的作用是非常相似的，其區別只是虛擬機堆疊為虛擬機執行Java方法(也就是位元組碼)服務，而本地方法堆疊則是為虛擬機使用到的本地(Native)方法服務，
注:JAVA虛擬機堆疊和本地方法堆疊都規定了兩種例外情況:
StackOverflowError例外：執行緒請求的堆疊深度大于虛擬機所允許的深度.
OutofMemoryError例外: Java虛擬機堆疊/本地方法堆疊容量可以動態擴展的情況下,當堆疊擴展無法申請到足夠的記憶體會拋出記憶體溢位例外
2.1.4Java堆
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