理論作爲指導實踐的工具
第四章 虛擬機性能監控與故障處理工具
JDK的命令行工具
數據包括：運行日誌、異常堆棧、GC日誌、線程快照（threaddump/javacore文件）、堆轉儲快照（headdump/hprof文件）等。
java.exe、javac.exe
bin目錄下的命令行工具
減少虛擬機和處理故障的工具，介紹的是基於window平臺下。
JPS：虛擬機進程狀態工具
JVM Process Status Tool，可以列出：
- 正在運行的虛擬機進程
- 顯示虛擬機執行主類（main()函數所在的類）
- 進程的本地虛擬機唯一ID（LVMID）
LVMID與操作系統的進程ID（PID）是一致，使用Windows的任務管理器或UNIX的ps命令也可以查詢到LVMID
命令格式：jps [options] [hostid主機註冊名]
jstat：虛擬機統計信息監控工具（JVM Statistics Monitoring Tool）
監視虛擬機各個運行狀態信息的命令行工具，顯示本地或遠程虛擬機進程中的類加載、內存、垃圾收集、JIT編譯等數據
命令格式：jstat [option vmid [interval [s|ms] [count] ] ]
interval 代表查詢間隔，count代表查詢次數。如果省略這兩個參數說明只查詢一次。
option 代表這用戶希望查詢的虛擬機信息，主要分爲3類：類裝載、垃圾收集、運行期編譯狀況
如果是本地虛擬機進程，VMID與LVMID一致；如果是遠程虛擬機進程，VMID的格式是
jinfo：Java配置信息工具（Configuration Info for Java）
實施查看和調整虛擬機各項參數。
命令格式：jinfo [option-] pid
查看未被顯式指定的參數的系統默認值用jinfo的-flag選項查詢。
-sysprops選項將System.getProperties()的內容打印出來
jmap：Java內存映像工具（Memory Map for Java）
用於生成堆轉儲快照（heapdump或dump文件）、查詢finalize執行隊列、Java堆和永久代的詳細信息，查看每個類的實例
命令格式：jmap [option] vimd
jhat：虛擬機堆轉儲快照分析工具（JVM Heap Analysis Tool）
jhat命令與jmap搭配使用。內置了一個微型的HTTP/HTML服務器，生成dump文件的分析結果後，可以在瀏覽器中查看。
jstack：Java堆棧跟蹤工具（Stack Trace for Java）
用於生成虛擬機當前時刻的線程快照（threaddump或javacore文件）
線程快照是當前虛擬機內每一條線程正在執行的方法堆棧的集合。
生成線程快照的主要目的是定位線程出現長時間停頓的原因，如出現線程間死鎖、死循環、請求外部資源導致。
線程出現停頓的時候通過jstack查看各個線程的調用堆棧，知道沒有響應的線程在後臺做些什麼，等待什麼資源，
命令格式：jstack [option] vimd
4.2.7 HSDIS：JIT生成代碼反彙編
-XX：+PrintAssembly指令調用它來把動態生成的本地代碼還原成彙編代碼輸出
根據自己操作系統和CPU類型從Project Kenai的網站下載編譯號的插件，放到JDK_HOME/jre/bin/client和JDK_HOME/jre/bin/server
JDK的可視化工具
JConsole和VisualVM
4.3.1 JConsole：Java監視與管理控制檯
Java Monitoring and Management Console是基於JMX（Java管理擴展）的可視化監視管理工具
管理部分的功能是針對JMX MBean進行管理，由於MBean可以使用代碼、中間件服務器的管理控制檯或所有符合JMX規範的軟件進行訪問
1.啓動JConsole：在JDK/bin目錄下啓動“JConsole.exe”
2.內存監控
3.線程監控
4.3.2 VisualVm：多合一故障處理工具
All-in-One Java Troubleshooting Tool，功能：
- 顯示虛擬機進程以及進程配置、環境信息（jps、jinfo）
- 監視應用程序的CPU、GC、堆、方法區以及線程的信息（jstat、jstack）
- dump以及分析堆轉儲快照（jmap、jhat）
- 方法級的程序運行性能分析，找出被調用最多、運行時間最長的方法
- 離線程序快照：收集程序的運行時配置、線程dump、內存dump等信息建立快照，將快照發送給開發者進行Bug反饋
2.生成、瀏覽堆轉儲快照
在VisualVM生成dump文件有兩種方式，執行下列操作：
- 在“應用程序”窗口右鍵單擊程序節點，然後選擇“堆Dump”
- 在“應用程序”窗口雙擊應用程序節點以打開應用程序標籤，然後在“監視”標籤中單擊“堆Dump
3.分析程序性能
4.BTrace動態日誌跟蹤
除了類加載時間之外，編譯時間和垃圾手機時間也十分耗時
編譯時間指虛擬機的JIT編譯器編譯熱點代碼（Hot Spot Code）的耗時
編譯後->Class文件（字節碼）->執行字節碼命令，比執行C/C++的二進制代碼慢
熱代碼交給JIT編譯器即時編譯爲本地代碼
虛擬機執行子系統
類文件結構
程序編譯成二進制本地機器碼（Native Code）
不同平臺的虛擬機和多有平臺統一使用的程序存儲格式——字節碼（ByteCode）
Class文件
一組以8位字節爲基礎單位的二進制流，當遇到需要佔用8位字節以上空間的數據項時，按照高位在前的方式分割成若干個8位字節進行存儲。無分隔符。
其中只有兩種數據類型：無符號數和表
無符號數屬於基本的數據類型，以u1、u2、u4、u8代表1個字節·····用來描述數字、索引引用、數量值或按照UTF-8編碼構成字符串值
表一以“_info”結尾，如下：
魔數與Class文件的版本
每個Class文件的頭4個字節，存儲版本號稱爲魔數（Magic Number），作用：確定文件是否爲一個能被虛擬機接受的Class文件。
如：0xCAFEBABE這個魔數值在Java中稱爲“Oak”語言時就存在
第7和8個字節是主版本號（Major Version）
常量池
- 可理解爲Class文件之中的資源倉庫
- 由於常量池中常量的數量不固定，所以常量池入口需要放置一項u2類型的數據，代表常量池容量計數值（constant_pool_count）從1開始。
- 第0項常量可以用來表達：“不引用任何一個常量池項目”
- 除了常量池的容量計數值從1開始，其他集合類型，包括接口索引集合、字段表集合、方法表集合等的容量計數與一般習慣相同，從0開始。
常量池主要存放兩大類常量：字面量和符號引用
字面量接近於Java語言的常量，如文本字符串、聲明爲final的常量值等
符號引用：
- 類和接口的全限定名（Fully Qualified Name）
- 字段的名稱和描述符（Descriptor）
- 方法的名稱和描述符
Java代碼進行Javac編譯時，在虛擬機加載Class文件時進行動態連接。即Class文件中不會保存各種方法、字段的最終內存佈局信息。在運行期間進行轉換的得到內存入口地址。
14種常量類型
虛擬機運行時，需要從常量池獲得對應的符號引用，在類創建時或運行時解析、翻譯到具體的內存地址
專門用於分析Class文件字節碼的工具：javap -verbose TestClass
字段表（field_info）、方法表（method_info）、屬性表（attribute_info）引用。
訪問標誌
常量池結束之後，緊接着兩個字節代表訪問標誌（access_flags），一共16個標誌位可以使用。沒使用的標誌位爲0.
用來識別類或接口層次的訪問信息，包括這個class是類還是接口；是否定義爲public類型；是否定義爲abstract類型等等。
類索引、父類索引與接口索引集合
類索引（this_class）和父類索引（super_class）都是一個u2（2個字節）類型的數據
接口索引集合（interfaces）是一組u2類型的數據集合
類索引：確定這個類的全限定名
父類索引：確定這個類的父類的全限定名，父類索引只有1個。接口計數器表示索引表的容量
接口索引集合：描述這個類實現哪些接口
字段表集合
字段表（field_info）：描述接口或類中聲明的變量。
字段（field）包括類級變量以及實例級變量，但不包括在方法內部聲明的局部變量。
Java字段包含字段的作用域（public、private、protected修飾符）、實例變量、類變量（static修飾符）、可變性（final）、併發可見性（volatile修飾符，是否強制從主存讀寫）、可否被序列化（transient修飾符）、字段數據類型（基本類型、對象、數組）、字段名稱
跟隨訪問標誌（access_flags）的是兩項索引值：name_index（字段的簡單名稱）和descriptor_index（字段和方法的描述符）。都是對常量池的引用。
全限定名：把類全名中的“.”替換成“/”，用“；”表示全限定名結束
簡單名稱：沒有類型和參數修飾的方法或字段名
描述符：描述字段的數據類型、方法的參數列表（包括數量、類型及順序）、返回值
基本數據類型：byte、char、double、float、int、short、long、boolean
代表無返回值的void類型用一個大寫字符表示。
數組用“[”表示，如int[]記錄爲“[I”-
描述方法：參數列表放在“（）”之內，如方法void inc()的描述符爲“()V”,方法java.lang.String.toString()的描述符爲“()Ljava/lang/String”
方法表集合
包括訪問標誌（access_flags）、名稱索引（name_index）、描述符索引（descriptor_index）、屬性表集合（attributes）
共享變量被volatile關鍵字修飾，保證修改的值會立即更新到主存，當其他線程讀取時，會去主存中讀取新值。確保可見性和有序性
CPU執行速度快，但是內存讀取數據和寫入數據很慢，所以將數據從主存中複製一份到CPU的高速緩存中，運算結束後將高速緩存的數據更新到主存中。
每個線程都有自己的高速緩存，出現緩存不一致問題，解決方法MESI協議保證了每個緩存中使用的共享變量的副本是一致的。它核心的思想是：當CPU寫數據時，如果發現操作的變量是共享變量，即在其他CPU中也存在該變量的副本，會發出信號通知其他CPU將該變量的緩存行置爲無效狀態，因此當其他CPU需要讀取這個變量時，發現自己緩存中緩存該變量的緩存行是無效的，那麼它就會從內存重新讀取。
重載：與原方法名相同的簡單名稱，還必須擁有一個與原方法不同的特徵簽名。
特徵簽名：一個方法中各個參數在常量池中的字段符號引用的集合。（返回值不包含在特徵簽名）
JVM會進行指令重排序
synchronized（同步）和Lock
happens-before （先行發生）原則
- 程序次序規則：一個線程內，按照代碼順序，書寫在前面的操作0000000先行發生於書寫在後面的操作
- 鎖定規則：一個unLock操作先行發生於後面對同一個鎖額lock操作
- volatile變量規則：對一個變量的寫操作先行發生於後面對這個變量的讀操作
- 傳遞規則：如果操作A先行發生於操作B，而操作B又先行發生於操作C，則可以得出操作A先行發生於操作C
- 線程啓動規則：Thread對象的start()方法先行發生於此線程的每個一個動作
- 線程中斷規則：對線程interrupt()方法的調用先行發生於被中斷線程的代碼檢測到中斷事件的發生
- 線程終結規則：線程中所有的操作都先行發生於線程的終止檢測，我們可以通過Thread.join()方法結束、Thread.isAlive()的返回值手段檢測到線程已經終止執行
- 對象終結規則：一個對象的初始化完成先行發生於他的finalize()方法的開始
屬性表集合
1.Code屬性
方法體中的代碼經過Javac編譯器處理後，變成字節碼指令儲存在Code屬性內。
Class文件中最重要的一個屬性，Java程序的信息分成代碼（Code）和元數據（Metadata，包括類、字段、方法定義及信息）
任何實例方法裏面，都可以通過this關鍵字訪問此方法所屬的對象。
字節碼指令之後的是這個方法的顯式異常處理表集合。實現Java異常及finally處理機制
2.Exceptions屬性
與異常表的區別
作用：列舉方法中可能拋出的受查異常（Checked Exception），也就是方法描述時在throws關鍵字後面列舉的異常。
3.LineNumberTable屬性
描述Java源碼行號與字節碼行號（字節碼的偏移量）之間的對應關係。默認會生成到Class文件中。
通過-g:none或-g:lines取消這項信息，但當拋出異常之後，就不會顯示出錯的行號。
4.LocalVariableTable屬性
作用：描述棧幀中局部變量表中的變量與Java源碼中定義的變量之間的關係，默認會生成到Class文件中。
通過-g:none或-g:vars取消這項信息，但當其他人引用這個方法，所有參數名稱都會丟失。
5.SourceFile屬性
記錄生成這個Class文件的源碼文件名稱。
使用-g:none或-g:source選項關閉或要求生成這項信息。當拋出異常時，堆棧中將不會顯示出錯代碼所屬的文件名。
6.ConstantValue屬性
通知虛擬機自動爲靜態變量（被static關鍵字修飾）賦值。
非static類型變量（實例變量）的賦值在實例構造器<init>方法中進行。類變量（靜態變量）有兩種方式：在類構造器<clinit>方法中或者使用ConstantValue屬性。具體如下：
常量：final static修飾的變量，類型爲基本類型或String，生成ConstantValue屬性進行初始化。
如果沒有final修飾或並非基本類型及String就可在類構造器<clinit>方法初始化。
7.InnerClasses屬性：記錄內部類和宿主類之間的關聯。
8.Deprecated和Synthetic屬性
標誌類型的布爾屬性。只存在有和沒有，沒有屬性值概念
Deprecated：表示某個類、字段或方法，已被程序作者定爲不推薦使用，@deprecated修飾
Synthetic：代表此方法或字段、方法並不是由Java源碼直接生產，而是由編譯器自行添加。
9.StackMapTable屬性
是一個複雜的變長屬性，位於Code屬性的屬性表。在虛擬機類加載的字節碼驗證階段被新類型檢查驗證器（Type Checker）使用。代替類型推導驗證器。
10.Signature屬性
記錄泛型類型，Java採用擦除法實現僞泛型。
11.BootstrapMethods屬性
是一個複雜的變長屬性，位於類文件的屬性表中。用於保存invokedynamic指令引用的引導方法限定符。
字節碼指令簡介
操作碼+操作數
操作碼：一個字節長度的（0~255），代表這某種特定操作含義的數字
操作數：跟隨在操作碼後的零至多個代表此操作所需參數而構成
JVM採用面向操作數棧架構，而不是寄存器（區別見第八章）。大多數的指令都不包含操作數，只有操作碼。
Class文件格式放棄操作數長度對齊
字節碼與數據類型
指令包含：所對應的數據類型信息。如iload指令用於從局部變量表中加載int型的數據導操作數棧中；fload類型的數據值加載float類型的數據。
int-i；short-s；byte-b；char-c；float-f；double-d；reference-a
Not Orthogonal：指令集將設計成非完全獨立的。
編譯器會在編譯期或運行期將byte和short類型的數據帶符號擴展（Sign-Extend）爲相應的int類型數據。boolean和char類型零位擴展（Zero-Extend）爲相應的int類型數據
加載和存儲指令
用於將數據在棧幀中的局部變量表和操作數棧之間來回傳輸
- 將一個局部變量加載到操作棧：iload、iload<n>、lload、lload<n>、fload、dload、aload等
- 將一個數值從操作數棧存儲到局部變量表：istore、istore_<n>、lstore、lstore_<n>等
- 將一個常量加載到操作數棧：bipush、sipush、ldc、ldc_w、ldc2_w、aconst_null、iconst_ml、iconst_<i>、lconst_<j>、fconst_<f>、dconst_<d>
- 擴充局部變量表的訪問索引的指令：wide
運算指令
運算或算術指令用於對兩個操作數棧上的值進行某種特定運算，並把結果重新存入到操作棧頂。
加法指令：iadd、ladd、fadd、dadd
減法指令：isub、lsub、fsub、dsub
乘法指令：imul、lmul、fmul、dmul
除法指令：idiv、ldiv、fdiv、ddiv
求餘指令：irem、lrem、frem、drem
取反指令：ineg、lneg、fneg、dneg
非正規浮點數值（Denormalized Floating Point Numbers）和逐級下溢（Gradual Underflow）
浮點數運算時，所有的運算結果都必須舍入到適當的精度。最接近數舍入模式
向零舍入模式會導致數字被截斷，所有小數部分的有效字節會被丟棄掉。
突然去看紀錄片就順便記錄一下，哈哈哈
恆星的演化
星際雲（氣體或固體，H、He）
引力、收縮、旋轉、升溫=>原恆星 H->He 失敗：褐矮星、棕矮星 紅矮星：比鄰星 黃矮星：太陽 藍色大恆星：手槍星
主序星：穩定
黃矮星->紅巨星->星雲，白矮星->黑矮星
藍色大恆星->紅超巨星->黑洞、超新星爆發、中子星
電子簡併壓：電子滿足泡利不相容原理（不能有兩個或兩個以上的粒子處於完全相同的狀態），對抗的壓力可以對抗引力