【实战JVM】-基础篇-01-JVM通识-字节码详解

【实战JVM】-基础篇-01-JVM通识-字节码详解-类的声明周期-加载器

  • 1 初识JVM
    • 1.1 什么是JVM
    • 1.2 JVM的功能
      • 1.2.1 即时编译
    • 1.3 常见JVM
  • 2 字节码文件详解
    • 2.1 Java虚拟机的组成
    • 2.2 字节码文件的组成
      • 2.2.1 正确打开字节码文件
      • 2.2.2 字节码组成
      • 2.2.3 基础信息
        • 2.2.3.1 魔数
        • 2.2.3.1 主副版本号
      • 2.2.4 常量池
      • 2.2.5 方法
    • 2.3 linux中打开字节码文件
    • 2.4 字节码常用工具 Arthas
      • 2.4.1 安装Arthas
      • 2.4.2 Arthas功能
        • 2.4.2.1 获取系统实时面板-dashboard
        • 2.4.2.2 加载特定类的字节码-dump
        • 2.4.2.3 反编译已加载类的源码-jad
        • 2.4.2.4 查看JVM已加载的类信息-sc

1 初识JVM

1.1 什么是JVM

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1.2 JVM的功能

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1.2.1 即时编译

即时编译Just-In-Time 简称JIT进行性能的优化，最终到达接近C、C++的性能

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将热点代码转换为机器码后保存至RAM，下次执行时直接从RAM中调用。

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1.3 常见JVM

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java -version

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2 字节码文件详解

2.1 Java虚拟机的组成

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2.2 字节码文件的组成

2.2.1 正确打开字节码文件

安装jclasslib

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打开任意一个class文件
在这里插入图片描述

2.2.2 字节码组成

  • 基础信息(一般信息+接口)：

    • 魔数、字节码对应的java版本号，访问标识（public、final等），以及这个类父类是哪个，以及实现了哪些接口

  • 常量池：

    • 保存了字符串常量、类、接口名、字段名。主要在字节码指令中使用。
    • 在这里插入图片描述

  • 字段：

    • 当前类或接口的字段信息，包括名字，描述符，访问标识。

    • private final static int a1=0

    • 在这里插入图片描述

  • 方法：

    • 当前类或接口的声明的方法信息字节码指令
    • 在这里插入图片描述

  • 属性：

    • 类的属性，比如源码的名字、内部类的列表等
    • 在这里插入图片描述

2.2.3 基础信息

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2.2.3.1 魔数

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打开二进制的png文件，就是以89504E47开始的

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jpg则以FFD8FF开始

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java字节码则是以CAFEBABE开始

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2.2.3.1 主副版本号

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52对应jdk1.8 61则对应jdk17

2.2.4 常量池

public class HelloWorld{public static final String a1= "a1a1a1";public static final String a2= "a1a1a1";public static void main(String[] args){System.out.println("Hello world!");}
}

查看编译后的class文件

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两个都是常量，且指向同一块常量值索引，CONSTANT_String_info存放着cp_info #33，依旧是个索引

在这里插入图片描述

查看cp_info #33，这时候字面量才是a1a1a1

在这里插入图片描述

为什么要两级索引呢？这是因为在jvm中的运行时数据区域中有这方法区，方法区主要用来存储已被虚拟机加载的类的信息、常量、静态变量和即时编译器编译后的代码等数据。方法区里有一个运行时常量池，用于存放静态编译产生的字面量和符号引用。该常量池具有动态性，也就是说常量并不一定是编译时确定，运行时生成的常量也会存在这个常量池中。

在这里插入图片描述

public class HelloWorld{public static final String a1= "abc";public static final String a2= "abc";public static final String abc= "abc";public static void main(String[] args){System.out.println("Hello world!");}
}

比如字段名和常量名都叫abc，但常量名是abc是String类型，而字段名是无类型的，但是都指向utf8格式的abc

在这里插入图片描述

2.2.5 方法

public static void main(String[] args){int i=0;i=i++;System.out.println(i);
}

对应字节码：

 0 iconst_0   			//操作数栈: [] -> [0]，将常量值0压入操作数栈。1 istore_1   			//操作数栈: [0] -> []，将操作数栈顶的整数值（0）存入本地变量1。2 iload_1    			//操作数栈: [] -> [0]，将本地变量1中的整数值（0）加载到操作数栈。3 iinc 1 by 1 			//本地变量1的值增加1。原值是0，现在变为1。6 istore_1				//操作数栈: [0] -> []，将操作数栈顶的整数值存入本地变量1。本地变量: [1]-> [0]，7 getstatic #2 <java/lang/System.out : Ljava/io/PrintStream;>  //获取System.out的值并压入操作数栈。
10 iload_1				//操作数栈: [Ljava/io/PrintStream;] -> [Ljava/io/PrintStream;, 0]，将本地变量1中的整数值加载到操作数栈。
11 invokevirtual #3 <java/io/PrintStream.println : (I)V>
14 return

i处于局部变量表的1号位

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如果换成++i

public static void main(String[] args){int i=0;i=++i;System.out.println(i);
}

 0 iconst_01 istore_1				//0放到本地变量表2 iinc 1 by 1			//本地变量表先自增，0->15 iload_1				//将本地变量1中的整数值（1）加载到操作数栈。6 istore_1				//操作数栈: [1] -> []，将操作数栈顶的整数值存入本地变量1。本地变量: [1]-> [1]，7 getstatic #2 <java/lang/System.out : Ljava/io/PrintStream;>
10 iload_1
11 invokevirtual #3 <java/io/PrintStream.println : (I)V>
14 return

这样就不会发生i=i++这种覆盖赋值的情况了。

作业：

int i=0,j=0,k=0;
i++;
j=j+1;
k+=1;

i和k一样快，都是把0从操作数栈中放入本地变量中直接操作本地变量自增。

j最慢，从本地变量表中加载到操作数栈中，再加载1，再相加，再放入本地变量表。

2.3 linux中打开字节码文件

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javap -v 字节码文件名称

2.4 字节码常用工具 Arthas

2.4.1 安装Arthas

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启动arthas

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先启动项目再分析

public class ArthasDemo {public static void main(String[] args) {while (true) {try {Thread.sleep(2000L);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}
}

在arthas工作目录中启动

java -Dfile.encoding=UTF-8 -jar arthas-boot.jar

-Dfile.encoding=UTF-8是让arthas以utf8格式启动，这样不会乱码
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成功捕获到ArthasDemo，选择3回车进入arthas内部，他还自动下载了arthas3.7.2版本

3

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2.4.2 Arthas功能

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2.4.2.1 获取系统实时面板-dashboard

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我们设置每隔两秒刷新一次，刷新3次

dashboard -i 2000 -n 3

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只显示1次

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2.4.2.2 加载特定类的字节码-dump

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dump -d D:/File/StudyJavaFile/JavaStudy/JVM/low/day01/resource/ com.sjb.arthas.ArthasDemo

在这里插入图片描述

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这样就获取了运行时的java文件的字节码信息

2.4.2.3 反编译已加载类的源码-jad
jad com.sjb.arthas.ArthasDemo

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和我们的源码几乎一致

案例

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启动springboot-classfile后

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public UserVO user(@PathVariable("type") Integer type,@PathVariable("id") Integer id){//前边有一大堆逻辑，巴拉巴拉if(type==UserType.REGULAR.getType()){return new UserVO(id,"普通用户无权限查看");}return new UserVO(id,"这是尊贵的收费用户才能看的秘密!");
}

不能用==来判断类型，需要equals

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即使是普通用户，但是因为用的==判断的类型，也能进入vip用户

使用jad查看

jad com.itheima.springbootclassfile.controller.UserController

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定位到问题信息，以供以后热更新

2.4.2.4 查看JVM已加载的类信息-sc

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sc -d 类名（java.lang.String）

查看当前类的类加载器，如果为空，则为启动类加载器。

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