克服焦虑–图解JVM内存模型和JVM线程模型

前言

各位亲爱的读者朋友,我正在创作 Java线程系列 文章,严格的说,JVM内存模型的知识并不隶属于Java多线程范畴,但在讨论多线程的过程中,会涉及到相关概念,考虑到它作为 面经常客,故单独成篇进行知识梳理。

在各种有意无意地渲染之下,环境中已经充斥着焦虑,我并不认为正经面试真的有必要考察这些,毕竟没有几个岗位是开发JVM的。本篇文章将尽最大努力做到容易记忆,帮助各位克服焦虑

在本篇中,将JVM内存模型以及JVM线程模型的关键知识,形成凝练的图、辅以文字,同读者一起 回顾并掌面试技巧 这些知识。

作者按:本篇按照自己有限的知识进行整理,如有谬误,还请读者在评论区不吝指出

了解系列以及总纲:Java多线程系列

先来看一张 较为完整 的图:

克服焦虑--图解JVM内存模型和JVM线程模型

作者按:图片源自亿图图示的模板

再右侧再补充GC部分后,就比较完整了。今天接口是什么的文章中,类加载部分略去,GC部分略去。

作者按:读者线程和进程的区别是什么朋友们还是应当将这两部分吃透的,如果面试遇到,可以顺着图展开作答

图中的 Java栈 又称为 Java虚拟机栈虚拟机栈JVM操作系统当前的配置不能运行此应用程序 等; 本地栈多线程应用场景例子地方法栈

JVM内存模型

从上图中,我们将运行时数操作系统有哪些据区剥出来,形成下图,即JVM内存模型 (内存区域)

克服焦虑--图解JVM内存模型和JVM线程模型

在JVM1.8中,图中的 方法区元数据区

在多线程背景下,我们应个景:

  • 堆和线程数越多越好吗方法区是 线程共享
  • 虚拟接口英文机栈线程池面试题、本地方法栈、程序计数器是 线面试自我介绍3分钟通用程隔离

下面展开谈一谈这五个区域的作用。

以Java虚拟机规范为界,不讨论具体实现

方法区(J面试自我介绍一分钟VM1.8为元数据区)

方法区的面试自我介绍一分钟作用为:存放虚拟机加载的:类型信息,域(Field)信息,方法(Method)信息,常量,静态变量,即时编译器编译后的代码缓存

值得注意的是,无法申请到内存时,将抛出 OutOfMemoryError

方法区中存多线程是什么意思在运行时常量池,字面量、符号引用等存放入其中。

在Hotspot的演变过程中:

  • Java6及之前:方法区存在面试问题大全及答案大全永久代,保存有静态变量
  • Java7:进行去多线程的创建方式永久代工作,虽然还保留着,但静态常量池,如字符串常量池,已经移动到堆中
  • Jav接口是什么a8:移除永久代,类型信息、域(线程的几种状态Field)信息、方法(Method)信息存放在元数据区;字符串常量池、静态变量存放在堆区

作者按:不同的接口crc错误计数虚拟机实现细节我也没有研究过,感兴趣的读者可以自行研究,如有靠谱文章希望分享下

虚拟机栈

虚拟机栈中保存了 每一次 方法调用 的信息。

每个Java线程创建时,都会创建对应的接口文档 虚拟机栈 ,每一次方法调用,都会往栈中压入一个 栈帧。如下图:

克服焦虑--图解JVM内存模型和JVM线程模型

而栈帧线程和进程的区别是什么中,包含:

  • 局部变量表:保存函数 (即方法) 的局部变量
  • 操作数栈:保存计算过程中的结果,即临时变量
  • 动态链接:指向方法区的运行时常量池。字节码中的 方法调用指令 以常量操作系统的基本特征池中指向方法的 符号引用 为参数。
  • 方法的返回地址

本地方法接口类型线程池的七个参数

和虚拟机栈功能上类面试问题似,它管理了native方法的一些操作系统执行操作系统有哪些细节,而虚拟机栈管理的是Java方法的执行细节。

程序计数器

程序计数器记录线程执行的字节码行号,如果当前线程正在运行native方法则为空。也有称之为 PC寄存器

字节码解释器在工作时,通过改变计数器的值来选取下一跳需要执行的字节码指令,分支循环跳转异常处理线程恢复 等基本功能都需要依赖计数器来完成。

Java虚拟机的多线程实现方式:通过 轮流切换并分配处理器执行时间 实现

所以,在任意确定的时间点,一个处理器只会处理一个线程中的指操作系统的基本特征令。为了正确地处理 线程切换后的任务恢复 ,每一个线程都具有自身的程序计数器

堆提供了类实例和数组的内存,可以按如下方式划分:

  • 新生代 亦可称之年轻代、New Generation
    • Eden区
    • Survivor 区 S0和S1中存在互相移动,一些文章中的from、to是指移动上的逻辑关系
      • S0
      • S1
  • 老年代 Old Generation

如下图所示:

克服焦虑--图解JVM内存模型和JVM线程模型

划分和对象创操作系统的基本特征建与GC有关,

  • 新生成的对象在E面试自我介绍3分钟通用den区
  • 触发 Mi多线程的创建方式nor GC后,还接口英文 “幸存” 的对象移动到S0
  • 再次触发Minor GC后,S0和Eden 中存活的对象被移动到S1中,S0清空线程的几种状态
  • 每次移动时,自动递增计数器,超过默认值时 (印象中是16),移动到老年代,如果Eden中没有足够内存分配,也将直接在老年代中面试问题大全及答案大全分配内存
  • 老年代中依靠Major GC

小总结

将上文的知识点进行汇总后,我们可以得到一张新图:

克服焦虑--图解JVM内存模型和JVM线程模型

图片来自亿图图示模板,再次不用画图了

JVM线程模型

一个Java线程的实现方式可以有三种:

  • 使用内核线程实现操作系统是什么的接口
  • 使用用户线程实现
  • 使用用户线程加轻量级进程混合实现

印象中JVM没面试问题大全及答案大全有规定线程实现的规范,具体研究需要结合具体的JVM实现,下面我们简单探索一下

内核线程模型

内核线程模型: 完全依赖操作系统内核提供的内核线程(Kernel-Lev接口文档el Thread ,KLT)来实现多线程。这种方式下:线程的切换调度系统内核 完成。

一般线程撕裂者而言,程接口卡序不会直接使用内核线程,而是使用一种 接口测试接口轻量级进程(Light Weig多线程编程ht Process,LWP)。

克服焦虑--图解JVM内存模型和JVM线程模型

图片操作系统是计算机系统中的来自网络

接口测试用例设计户进程中,通过 LWP接口测试面试题 使用系统的 内核线程 。由于其一对一的关系,又称为 一对一模型

由于 用户线程LWP 一一对应,LWP 是独立的调度单元,因此某个L多线程的创建方式WP在 用户进程调用过程中 发生阻塞,以及在 系统调用中 发生了阻塞,都不会影响整个多线程的实现方式进程的执行。

但是LWP依托接口和抽象类的区别内核线程,所以 线程操作接口测试用例设计依赖系统调用 ,代价是较高的,需要在 用户态(User Mode)内核态(Kernel Mod线程e) 中来回切换; 而且每个 LWP 都需要一个 内核线程 进行支持,因此 LWP 要消耗一定的内核资源,因此一个系统仅可支持 少量有限LWP

用户线程模型

排除掉 内核线程 ,JVM平台也可以实现 用户线程 User Thread 下文简称 UT ,完全自行实现面试自我介绍简单大方创建、调度、销毁。

区别于内核线程模型,此时面试必问10大问题回答线程的调度不再依赖内核,极少占据内核资源,基本限定在用户态内,所以可以突破量的限制,并且减少线程切换时的损耗。线程数越多越好吗

这样看操作系统是对什么进行管理的软件起来似乎很美好,但难以利用多核CPU的优势,并且一旦产生系统调用发生中断,其他线程也将被中断。

这种 多对一模型 的实用性较低。

克服焦虑--图解JVM内存模型和JVM线程模型

混合模型

又称接口英文 多对多模型 ,这种方式充分利操作系统是计算机系统中的用了上面两种方式的优点。

克服焦虑--图解JVM内存模型和JVM线程模型

这种模型中,面试自我介绍既存在UT,也存线程撕裂者在LWP。

创建、切换线程(UT)依旧是廉价的,并且可以拥有大量的线程;同时利用 LWP作为UT到KLT(内核线程)的桥梁, 享受了系接口卡统内接口crc错误计数核的线程调度、CPU映射,免去了自行实现系统调用的部分,进行系统调用时,阻塞整个进程的概率也低于 用户线程模型

后记

又水了一篇文章,相信各位读者朋友已经基本记住了这些内容,可以愉快的侃大山了。希望疫情早日结束。

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