静态页面网站站标代码写进到静态页面了 怎么不显示呢?,wordpress主题jenney,网站点击量与排名,平面设计学生作品集在说明静态绑定和动态绑定之前#xff0c;我们首先要了解在字节码指令的层面#xff0c;JVM是如何调用方法的#xff1a; 例如我有以下的代码#xff0c;很简单就是在main方法中调用了另一个静态方法#xff1a;
public class MethodTest {public static void main(Strin… 在说明静态绑定和动态绑定之前我们首先要了解在字节码指令的层面JVM是如何调用方法的 例如我有以下的代码很简单就是在main方法中调用了另一个静态方法
public class MethodTest {public static void main(String[] args) {study();}private static void study() {System.out.println(... study);}
} 编译成的字节码文件如下 关键在于invokestatic 这个字节码指令它的作用就是调用一个静态方法与此类似的还有
invokevirtual用于调用实例方法。invokespecial用于调用私有方法构造方法通过super关键字调用父类的构造方法。invokeinterface调用接口方法。invokedynamic用于调用动态方法。
1、静态绑定 静态绑定也称为早期绑定Early Binding。在编译时就决定了要调用的方法通常会发生在调用静态方法私有方法final方法时。 这三种方法都有一个共同点那就是在编译期间就能被确定。 在上面的案例中我们可以看到编译成的字节码文件中调用方法的关键字后跟上了一个#符号引用它指向常量池中的方法定义 静态绑定的情况下符号引用是在第一次方法被调用时替换成为直接引用。JVM会从常量池中找到编号为2的项根据这些信息定位到实际的类和方法将符号引用替换为直接引用。 JVM在加载类时并不会立即解析所有符号引用。相反符号引用的解析通常发生在第一次实际使用这些引用的时候。这种机制称为延迟解析。 例如案例中study方法的解析过程
首先会找到常量池中#2的元素。然后会把MethodTest类加载到内存中。通过符号引用中的方法名和描述符定位到study方法。将符号引用#2替换成直接指向study方法的引用。
2、动态绑定 动态绑定也称为后期绑定Late Binding或运行时绑定Runtime Binding。在运行时决定调用哪个方法。 最常见的场景是为了支持多态当一个父类的引用变量引用子类的对象时调用重写的方法时会在运行时决定调用子类的实现通常发生在invokevirtual、invokeinterface字节码指令中。 而虚方法表又是实现多态的一种方式什么是虚方法表 在前面的文章中提到过类在加载阶段JVM会将读取到的字节码信息保存到内存的方法区中生成一个InstanceKlass对象InstanceKlass对象 中就包含了虚方法表。 例如我现在有A一直到G这么多类每个类的父类都是上一个类。如果G类需要调用A类中的方法难道会从G一直找到A答案是否定的。 每个类中都有一个虚方法表记录了类中的每个方法以及方法的地址 如果子类继承了父类会先复制一份父类的虚方法表然后加上自己特有的方法如果重写了父类中的某个方法就会在自己类的虚方法表中将父类中被重写方法的地址指向本类。这就是为什么子类重写了父类的方法以子类的该方法为准。 动态绑定时字节码指令执行的流程是首先根据每个对象头中的元数据指针去找到方法区中的InstanceKlass对象然后根据虚方法表获得对应方法的地址最后调用方法。 下面我们通过一个案例说明一下动态绑定的执行流程
class Animal {public void makeSound() {System.out.println(Animal sound);}
}class Dog extends Animal {Overridepublic void makeSound() {System.out.println(Dog barks);}
}public class Test {public static void main(String[] args) {Animal a new Dog();a.makeSound(); // 动态绑定}
} 当a.makeSound();执行时会执行以下的操作
编译阶段a是animal类型的引用但是指向了Dog实例使用invokevirtual 字节码指令去调用makeSound方法但是此时不会去决定调用哪个实例的makeSound方法。并且此时是符号引用。加载和连接阶段JVM会加载Animal和Dog类并进行连接此时常量池中的符号引用被替换成了直接引用 但是还没有动态绑定。运行时阶段当运行到a.makeSound()时会真正的执行invokevirtual 字节码指令JVM会发现a的实际类型是Dog实例。会去Dog类的虚方法表查找makeSound方法。因为Dog重写了父类的makeSound方法makeSound方法实际指向了Dog类。执行方法JVM使用方法表中的直接引用调用Dog类的makeSound方法。 Animal和Dog的虚方法表 Animal VTable: ----------------- | makeSound() - | -- 指向 Animal::makeSound ----------------- Dog VTable: ----------------- | makeSound() - | -- 指向 Dog::makeSound ----------------- 虽然在连接阶段中的解析这一步会把符号引用替换成直接引用但是还没有进行动态分派。需要在运行时根据对象实际的类型查询虚方法表。
3、异常捕获处理 在之前的文章中有提到过每个方法都有其异常表例如有一个方法
public class ExceptionTest {public static void main(String[] args) {try {int i 0;}catch (Exception e){int i 2;}}
} 它的字节码指令 0 iconst_0 1 istore_1 2 goto 8 (6) 5 astore_1 6 iconst_2 7 istore_2 8 return 对应的异常表 这个异常表中的起始PC和结束PC表示捕获异常生效的字节码起始和结束位置。 跳转PC指的是出现异常并被捕获后跳转到字节码指令的位置。 如果有多个catch分支捕获不同的异常呢
public class ExceptionTest {public static void main(String[] args) {try {int i 0;}catch (ClassCastException e){int i 2;}catch (NullPointerException ex){int i 3;}}
} 在异常表的层面会从上往下遍历如果出现的异常与第一个不匹配就会去查找第二个第三个... Finally代码块的处理Finally代表无论是否出现异常最终一定会执行的代码那么在字节码的层面是如何进行处理的
public class ExceptionTest {public static void main(String[] args) {try {int i 0;}catch (ClassCastException e){int i 2;}finally {int i 10;}}
} 首先看一下编译后的异常表 会发现除了catch中的ClassCastException还多了两个any捕获类型表示捕获所有类型的异常。 Nr.1的any其实对应的就是try块中的代码Nr.2的any对应的是catch块中的代码。 实际上是把finally中的逻辑插入到了try和catch代码块中。 4、JIT即时编译 JITJust-In-Time即时编译器是一种在程序运行时将Java字节码动态编译为机器码的技术以提高程序的执行效率。 第一篇中提到过Java语言支持跨平台特性的实现在于Java程序在开发完成后会被编译成字节码然后JVM会将字节码转换为具体平台的机器码进行执行。 如果有一些代码的执行频率较高这样的代码会被称之为热点代码会被JIT即时编译器编译成机器码的同时进行优化保存在内存中。 在JVM中一般有两种即时编译器
C1适用于需要快速启动时间的应用如桌面应用。它在做简单优化的同时能快速完成编译。C2适用于长时间运行的服务器端应用。它进行更多、更复杂的优化以获得最佳性能。 通常情况下C1和C2不会单独工作而是会协同进行这就引出了分层编译机制 4.1、分层编译 分层编译是JVM中一个重要的优化策略它结合了C1和C2编译器的优点既能实现快速启动又能在长时间运行时提供高效的优化
Tier 0 - 解释执行JVM启动时所有方法最初都是通过解释器执行的。这允许应用程序快速启动因为解释执行不需要任何编译时间。Tier 1 - 简单编译C1 without profiling当一个方法被调用多次达到一定的阈值时JVM会使用C1编译器对其进行简单的编译。这种编译会生成未经复杂优化的机器码但执行速度比解释执行要快。Tier 2 - 带性能分析的编译C1 with profiling在这个层次上C1编译器不仅进行编译还会在生成的机器码中插入性能分析代码profiling code。这些性能分析代码会收集运行时数据例如方法调用频率、分支预测信息和类型分布等。这些数据将用于后续更高级别的优化。Tier 3 - 更高级的编译C1 with more profiling这一层次进一步加强性能分析同时进行更多的中等优化。Tier 4 - 高级编译C2当方法经过充分的性能分析并被标记为热点方法时JVM会使用C2编译器对其进行高级编译。C2编译器会利用收集到的性能数据进行深入的优化包括内联、循环优化和逃逸分析等。 由此可见在分层编译时JVM会优先使用C1编译器为C2编译器收集信息协同C2编译器进行编译。C1和C2一般都是用独立的线程进行处理线程中存有队列存放需要编译的任务。 那么C1和C2是如何协同工作的
启动阶段JVM启动时所有方法通过解释器执行Tier 0。这保证了应用程序能够快速启动。热点探测JVM通过计数器机制监控方法的执行频率。当某个方法调用次数达到Tier 1的阈值时C1编译器介入对该方法进行简单编译。性能分析和优化在Tier 2和Tier 3层次上C1编译器插入性能分析代码收集运行时的性能数据。JVM根据这些数据判断哪些方法应该进一步优化并在合适的时候使用C2编译器对热点方法进行高级编译。持续优化C2编译器对方法进行高级优化生成高效的机器码。C2编译的机器码会替换之前C1编译的机器码或解释执行的代码。如果运行时情况发生变化例如方法的调用频率下降或性能特征改变JVM可以重新调整编译策略可能会回退到C1编译甚至返回解释执行。称之为取消优化 4.2、方法内联 方法内联是指在编译时将被调用的方法的代码直接插入到调用点而不是在运行时进行方法调用。这样做可以避免参数传递接受返回值创建栈帧等。 例如我有以下的代码
public int add(int a, int b) {return a b;
}public int calculate() {int x 10;int y 20;return add(x, y);
}在没有进行内联时调用add方法会产生一个新的栈帧并且需要传递参数得到返回的结果。 而通过内联会得到如下的效果
public int calculate() {int x 10;int y 20;return x y; // add(x, y) 的内联结果
} 通常内联后还会进行一次常量折叠因为案例中x和y的值是在编译时就能确定不会动态发生变更
public int calculate() {return 30; // 常量折叠后的代码
} 通过上面的简单案例我们对于什么是方法内联有了一定的认识下面总结一下方法内联的过程
JIT编译器会根据一定的标准来识别哪些方法适合进行内联。这些标准包括方法的大小、调用频率、编译层次如C1或C2编译器和方法的特性如是否为虚方法。一旦确定某个方法可以内联JIT编译器会将该方法的字节码直接插入到调用点替代原来的方法调用指令。在代码层面就如同上面案例将return add(x, y) 替换成return x y在插入内联方法的代码后JIT编译器会进行进一步的优化例如常量折叠、消除无用代码和循环展开等以最大限度地提高执行效率。 而需要实现方法内联也要满足一定的条件首先是方法的大小IT编译器通常会设置一个方法大小的阈值超过这个阈值的方法将不会被内联。其次是调用频率 经常被调用的方法更有可能被内联。以及访问修饰符 一般被private,final,static修饰的方法更容易被内联因为它们的调用行为是确定的不会被子类重写或动态绑定。这一条不由得让我想到了曾经看到的八股文中final关键字的作用其中就有一条被final修饰的常量会被虚拟机内联提高效率 4.3、逃逸性分析 逃逸性分析Escape Analysis是JVMJava虚拟机JITJust-In-Time编译器用来优化内存分配和垃圾回收的重要技术。通过分析对象的动态作用域JVM可以确定哪些对象不会“逃逸”出其创建的方法或线程从而进行进一步优化如栈上分配和同步消除。 根据是否发生逃逸及逃逸的范围一般会将对象划分为以下的种类 不逃逸对象完全在创建它的方法内部使用未被返回或传递给外部。 对于不逃逸的对象JVM可以在栈上分配内存而不是堆上。栈上分配的对象随着方法结束自动销毁无需垃圾回收。
public class EscapeAnalysisDemo {public static void main(String[] args) {for (int i 0; i 10; i) {Test test new Test();System.out.println(test);}}
}方法逃逸对象作为返回值或参数传递给外部方法但不逃逸出创建它的线程。
public class EscapeAnalysisDemo {public static void main(String[] args) {for (int i 0; i 10; i) {Test test new Test();method1(test);}}
}线程逃逸对象被其他线程访问通常通过共享变量或线程间通信传递。
public class EscapeAnalysisDemo {public static void main(String[] args) {Test test new Test();new Thread(()-{System.out.println(test);},t1);}
} 我们再通过另一个案例详细看下逃逸性分析的过程以及JVM做出的优化
public class Example {public static class Point {int x, y;public Point(int x, int y) {this.x x;this.y y;}}public void calculate() {Point p new Point(10, 20);System.out.println(p.x p.y);}public static void main(String[] args) {Example example new Example();example.calculate();}
}JVM的JIT编译器会分析Point对象的逃逸性 Point对象是在calculate()方法中被创建p.x和p.y也都是发生在calculate()方法中的Point对象没有传递给其他方法也不会返回给其他方法。 4.3.1、栈上分配 由于Point对象不逃逸JVM可以选择在栈上分配Point的内存而不是在堆上。这样当 calculate()方法结束时Point对象的内存会自动释放无需垃圾回收。 4.3.2、同步消除 假设我们在calculate()方法中使用了同步代码块 public void calculate() {synchronized(new Point(10, 20)){System.out.println(p.x p.y);}} 同步块可以被消除因为没有其他线程会访问Point对象。 4.3.3、标量替换 JVM可以将Point对象分解为两个局部变量X和Y避免对象的创建
public void calculate() {int x 10;int y 20;int sum x y;System.out.println(sum);
}
