[科普中國]-高級特征

Java高級特征運行時數(shù)據(jù)區(qū)域

運行時數(shù)據(jù)區(qū)域包括程序計數(shù)器、java虛擬機棧、本地方法棧、java堆和方法區(qū)。

程序計數(shù)器：當前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號指示器，改變這個計數(shù)器的值來選取下一條需要執(zhí)行的字節(jié)碼指令；java虛擬機多線程是通過線程輪流切換并分配處理器執(zhí)行時間的方式實現(xiàn)，線程切換后能恢復到正確的執(zhí)行位置，所以線程私有；native方法的計數(shù)器為空

java虛擬機棧：線程私有，生命周期與線程相同，每個方法被執(zhí)行的時候會創(chuàng)建一個棧幀用于存儲局部變量表、操作棧、動態(tài)鏈接、方法出口等，一個方法調(diào)用完成的過程就是從入棧到出棧的過程。一般說的棧就是虛擬機棧中的局部變量表，存放編譯期可知的各種基本數(shù)據(jù)（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、對象引用和returnAdress類型。局部變量表所需的內(nèi)存空間在編譯期間完成分配（完全確定分配多大內(nèi)存），在運行期間不會改變局部變量表的大小，最小單位Slot,每個slot可重用,虛擬機通過索引定位的方式使用局部變量表

本地方法棧：跟虛擬機棧作用相似，虛擬機棧為虛擬機執(zhí)行java方法服務，而本地方法棧則為虛擬機使用的native方法服務，sun hotspot虛擬機直接就把兩者合二為一

java堆：被所有線程共享的一塊內(nèi)存區(qū)域，在虛擬機啟動的時候創(chuàng)建，唯一目的就是存放對象實例；主流虛擬機都是按照可擴展來實現(xiàn)（通過－Xmx和-Xms控制），如果堆中沒有內(nèi)存完成實例分配，并且堆也無法再擴展時將會拋出OutOfMemoryError異常

方法區(qū)：線程共享的內(nèi)存區(qū)域，用于存儲已被虛擬機加載的類信息、常量、靜態(tài)變量、即時編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)；有時稱為永久代，這個區(qū)域的內(nèi)存回收目標主要針對常量池的回收和對類型的卸載。運行時常量池是方法區(qū)的一部分，用于存放編譯期生成的各種字面量和符號引用，將在類加載后存放到方法區(qū)的運行時常量池中；具備動態(tài)性，運行期間也可能將新的常量放入池中（如string類的intren()方法）

主流對象訪問方式主流對象訪問方式：使用句柄和直接指針。

使用句柄，java堆中會將劃分出一塊內(nèi)存來作為句柄池，reference中存儲的就是對象的句柄地址，句柄中包含了對象實例數(shù)據(jù)（java堆）和類型數(shù)據(jù)（方法區(qū)）各自的具體信息地址；

直接指針，reference中存儲的就是對象地址，節(jié)省了一次指針定位時間的開銷，速度更快

垃圾收集垃圾收集：主要指java堆跟方法區(qū)，前面三個區(qū)域都隨線程而生而滅，內(nèi)存在編譯期具備確定性，方法或者線程結束就回收了。

堆一般回收一次70-95%，方法區(qū)（永久代）主要回收廢棄常量和無用的類

判斷對象是否存活：

－引用計數(shù)算法：給對象中添加一個引用計數(shù)器，每當有一個地方引用時加1，當引用失效時減1，任何時刻計數(shù)器都為0的對象就是不可能再被使用（java沒有采用這種方法，因為很難解決對象之間的相互循環(huán)引用問題）。

－根搜索算法：通過一系列的名為“GC Roots”的對象作為起始點，從這些節(jié)點開始向下搜索，搜索所走過的路徑稱為引用鏈，當一個對象的GC Roots沒有任何引用鏈相連時，證明此對象是不可用的；java中可作為GC Roots的對象有：虛擬機棧中的引用對象，方法區(qū)中類靜態(tài)屬性引用的對象，方法區(qū)中的常量引用的對象，本地方法棧中JNI（Native方法）的引用的對象

jdk1.2后分為強引用、軟引用、弱引用、虛引用；只要強引用還存在，垃圾收集器永遠不會回收掉被引用的對象；軟引用描述一些有用但非必需的對象，其關聯(lián)的對象在系統(tǒng)將要發(fā)生內(nèi)存溢出異常之前列進回收范圍之中并進行第二次回收；弱引用也是描述非必需對象，只能生存到下一次垃圾收集發(fā)生之前；虛引用對其生存時間不構成影響，也無法通過虛引用取得一個對象實例，為一個對象設置虛引用關聯(lián)的唯一目的就是希望能在這個對象被收集器回收時收到一個系統(tǒng)通知。

判斷一個無用的類判斷一個無用的類：該類所有的實例都已經(jīng)被回收，java堆中不存在該類的任何引用；加載該類的ClassLoader已經(jīng)被回收；該類對應的java.lang.Class對象沒有在任何地方被引用，無法在任何地方通過反射該類的方法

垃圾收集算法標記－清除算法：首先標記出所有需要回收的對象，在標記完成后統(tǒng)一回收掉所有被標記的對象；缺點：效率低，產(chǎn)生大量不連續(xù)內(nèi)存碎片占有內(nèi)存。

復制算法：將內(nèi)存按容量劃分大小相等兩塊，每次只使用其中一塊，一塊用完后就將還存活的對象復制到另一塊，然后再把已使用的內(nèi)存空間一次清理掉。

缺點：需要更大內(nèi)存；商業(yè)虛擬機采用此方法回收新生代：分為一塊較大的Eden空間和兩塊小的Survivor空間，每次使用Eden和其中的一塊Survivor，回收時將這兩塊還存活的對象一次性拷貝到另一塊Survivor空間，最后清理掉Eden和剛才用過的Survivor空間；Eden:Survivor大小默認8:1，如果另一塊Survivor沒有足夠的空間就直接通過分配機制進入年老代。

標記－整理：讓所有存活的對象都向一端移動，然后直接清理掉端邊界以外的內(nèi)存；回收年老代。

分代收集算法：根據(jù)對象存活周期的不同將內(nèi)存劃分為幾塊。

對象優(yōu)先對象優(yōu)先在Eden分配，當沒有足夠空間的時候虛擬機發(fā)起一次minor gc。

大對象直接進入老年代，大對象是指需要大量連續(xù)內(nèi)存空間的java對象。

長期存活的對象將進入老年代。

部署程序高性能硬件上部署程序，主要有兩種方式

）通過64位jdk來使用大內(nèi)存

）使用若干個32位虛擬機建立邏輯集群來利用硬件資源

集群間錯誤集群間同步導致的內(nèi)存溢出

堆外內(nèi)存導致的溢出錯誤

外部命令導致系統(tǒng)緩慢

服務器jam進程崩潰

jps:虛擬機進程狀況工具，可以列出正在運行的虛擬機進程，并顯示虛擬機執(zhí)行主類的名稱

jstat:虛擬機統(tǒng)計信息監(jiān)視工具，顯示本地或遠程虛擬機進程中的類裝載、內(nèi)存、垃圾收集、jit編譯等運行數(shù)據(jù)
jinfo:java配置信息工具，實時查看和調(diào)整虛擬機各項參數(shù)
jmap:java內(nèi)存映像工具，用于生成堆轉(zhuǎn)儲快照（dump文件），還可以查詢finalize執(zhí)行隊列，java堆和永久代的信息
jhat:虛擬機堆轉(zhuǎn)儲快照分析工具
jstack:java堆棧跟蹤工具，生成虛擬機當前時刻的線程快照，用于定位線程出現(xiàn)長時間停頓的原因

加載和連接java中類型的加載和連接過程都是在程序運行期間完成的

類的整個生命周期：加載、驗證、準備、解析、初始化、使用、卸載

加載：

通過一個類的全限定名來獲取定義此類的二進制字節(jié)流

將這個字節(jié)流所代表的靜態(tài)存儲結構轉(zhuǎn)化為方法區(qū)的運行時數(shù)據(jù)結構

在java堆中生成一個代表這個類的java.lang.Class對象，作為方法區(qū)這些數(shù)據(jù)的訪問入口

驗證：連接階段的第一步，為了確保Class文件中的字節(jié)流中包含的信息符合當前虛擬機的要求，且不會危害虛擬機自身安全。

文件格式驗證、元數(shù)據(jù)驗證、字節(jié)碼驗證和符號引用驗證四個階段。

準備：正式為類變量分配內(nèi)存并設置類變量初始值的階段，這些內(nèi)存都將在方法區(qū)中進行分配（不包括實例變量的初始化，它將在對象實例化的時候分配在java堆中）。

解析：虛擬機將常量池內(nèi)的符號引用替換為直接引用的過程

初始化：執(zhí)行類構造器()方法的過程

類加載器類加載器：啟動類加載器、擴展類加載器、應用程序類加載器

執(zhí)行引擎虛擬機字節(jié)碼執(zhí)行引擎（解釋執(zhí)行、編譯執(zhí)行）

編譯過程javac編譯過程：解析與填充符號表過程；插入式注解處理器的注解處理過程；分析與字節(jié)碼生成過程
解析與填充符號表：

1）詞法語法分析：詞法分析是將源代碼的字符流轉(zhuǎn)變?yōu)闃擞洠═oken）集合,語法分析是根據(jù)Token序列來構造抽象語法樹的過程；

2）填充符號表：符號表由一組符號地址和符號信息構成的表格，可用于語義檢查，地址分配的依據(jù)

注解處理器：在處理注解期間對語法樹進行修改，編譯器將回到解析及填充符號表的過程重新處理

語義分析與字節(jié)碼生成：語義分析的主要任務是對結構上正確的源程序進行上下文有關性質(zhì)的審查，分為標注檢查和數(shù)據(jù)及控制流分析兩個步驟；通常使用語法糖能夠增加程序的可讀性，減少代碼出錯的機會；字節(jié)碼生成是java編譯過程最后一個階段，把語法樹、符號表等轉(zhuǎn)化成字節(jié)碼寫到磁盤中

解釋器和編譯器當程序需要迅速啟動和執(zhí)行的時候，解釋器可以首先發(fā)揮作用，省去編譯的時間，立即執(zhí)行；當程序運行后，隨著時間推移，編譯器逐漸發(fā)揮作用，把越來越多的代碼編譯成本地代碼之后，可以獲取更高的執(zhí)行效率。

hotspot虛擬機內(nèi)置量兩個即時編譯器client compiler和server compiler，采用分層編譯的策略。

“熱點代碼”會被即時編譯器編譯：被多次調(diào)用的方法；被多次執(zhí)行的循環(huán)體。熱點探測：基于采樣；基于計數(shù)器（方法調(diào)用計數(shù)器，回邊計數(shù)器）。

即時編譯器編譯優(yōu)化技術
1）方法內(nèi)聯(lián)：除去方法調(diào)用成本，為其他優(yōu)化建立良好基礎
2）進行冗余訪問消除
3）復寫傳播
4）無用代碼消除
5）公共子表達式消除
6）數(shù)組邊界檢查消除
7）逃逸分析

Java內(nèi)存模型Java內(nèi)存模型：屏蔽各種硬件和操作系統(tǒng)的內(nèi)存訪問差異，以實現(xiàn)讓java程序在各種平臺下都能達到一致的并發(fā)效果。
主內(nèi)存與工作內(nèi)存：每條線程的工作內(nèi)存保存了該線程使用到的變量的主內(nèi)存副本拷貝，線程對變量的所有操作都必須在工作內(nèi)存中進行

內(nèi)存間交互操作內(nèi)存間交互操作：lock（鎖定）、unlock（解鎖）、read（讀?。?、load（載入）、use（使用）、assign（賦值）、store（存儲）、write（寫入）

volatile：一個變量定義成volatile之后，具備兩種特性，第一是保證此變量對所有線程的可見性；但并發(fā)下并一定是安全的，因為java里面的運算操作并非原子操作，由于volatile變量只能保證可見性，在不符合以下兩條規(guī)則的運算場景中，仍需要通過加鎖（使用synchronized或java.util.concurrent中的原子類）來保證原子性。
1）運算結果并不依賴變量的當前值，或者確保只有單一的線程修改變量值
2）變量不需要與其他狀態(tài)變量共同參與不變約束

第二個特性是禁止指令重排序優(yōu)化。volatile變量的讀操作的性能消耗與普通變量幾乎沒啥差別，但是寫操作可能會慢一些，因為需要在本地代碼中插入許多內(nèi)存屏障指令來保證處理器不發(fā)生亂序執(zhí)行，在volatile與鎖中選擇的唯一判斷依據(jù)僅僅是volatile的語義能否滿足使用場景的需求

允許虛擬機將沒有被volatile修飾的64位數(shù)據(jù)的讀寫操作劃分為兩次32位的操作來進行，即允許虛擬機實現(xiàn)選擇可以不保證64位數(shù)據(jù)類型的load、store、read、write這四個操作的原子性，這就是所謂的long或double的非原子性協(xié)定，目前商用虛擬機幾乎把64位數(shù)據(jù)的讀寫操作作為原子操作來對待

java內(nèi)存模型圍繞在并發(fā)過程中如何處理原子性、可見性和有序性三個特性來建立的。

可見性：（volatile、synchronized和final修飾）

有序性：線程內(nèi)表現(xiàn)為串行的語義，觀察另一個線程則是無序的

線程的實現(xiàn)線程的實現(xiàn)主要有三種方式：使用內(nèi)核線程實現(xiàn)，使用用戶線程實現(xiàn)，使用用戶線程加輕量級進程混合實現(xiàn)

一條java線程就映射到一條輕量級進程之中，線程調(diào)度是指系統(tǒng)為線程分配處理器使用權的過程，主要調(diào)度

方式有兩種：協(xié)同式線程調(diào)度和搶占式線程調(diào)度，java使用搶占式，java線程是被映射到操作系統(tǒng)的原生線程上來實現(xiàn)的，線程調(diào)度最終還是由操作系統(tǒng)說了算

java進程5個狀態(tài)，任一時刻有且只有一種狀態(tài)：新建、運行、無限期等待、限期等待、阻塞、結束

java中各種操作共享的數(shù)據(jù)分為五類：不可變、絕對線程安全、相對線程安全、線程兼容和線程對立

線程安全的實現(xiàn)方法：互斥同步（悲觀）、非阻塞同步（樂觀）、無同步方案

鎖優(yōu)化
1）自旋鎖與自適應自旋
2）鎖消除
3）鎖粗化
4）輕量級鎖
5）偏向鎖

Beand的高級特征Spring程序中，Java Bean一般與Spring是非耦合的，不會依賴于Spring類庫。這也是Spring的優(yōu)點。1

實現(xiàn)BeanNameAware接口獲取本bean的id屬性BeanNameAware中一個方法setBeanName(String arg0);它會在bean所有參數(shù)設置后 init-method之前調(diào)用，在bean中聲明一個屬性接受。

獲取BeanFactory實現(xiàn)BeanFactoryAware可以獲取該bean對應的BeanFactory。

demo：

View Code

實現(xiàn)DisposableBean接口執(zhí)行銷毀方法。

被bean中的destory-method屬性替代，一般不使用

實現(xiàn)InitializingBean接口執(zhí)行初始化方法。

被bean的init-method屬性替代，一般不使用

BeanFactory對象BeanFactory對象的幾個常用的方法：

boolean containsBean（String）:判斷指定名稱的Bean是否存在

Object getBean（String）：返回指定名稱的Bean。如果沒有，會拋出異常

Object getBean（String，Class）：返回指定名稱的Bean，并進行類型轉(zhuǎn)換成類對象。兩個過程中出錯都會異常

boolean isSingleton(String):判斷指定名稱的Bean是否配置為singleton。沒有bean，拋出異常

String[] getAliases（String）:獲取指定名稱bean的所有別名的數(shù)組

屬性覆蓋器對于一些參數(shù)，更實用更簡單的方法是使用properties配置，而不是配置在Spring的配置文件中。Spring提供屬性替代屬性，允許把某些屬性配置在properties文件中。

配置PropertyOverrideConfigurer屬性覆蓋器

PropertyOverrideConfigure允許把XML配置里的魔偶寫參數(shù)配置到properties文件中。這些在數(shù)據(jù)庫配置中很常用。配置時需要配置一個PropertyOverrideConfigure對象，指定properties文件的位置，然后把替換的屬性用形如${jdbc.url}的字符串替代。

Pro/ENGINEER高級特征Pro/ENGINEER的高級特征實現(xiàn)了復雜曲面的數(shù)字化表示，使難以描述的復雜模型變得直觀明了而且非常精確。利用Pro/ENGINEER的零件高級建模功能可以設計外形復雜的產(chǎn)品，從機械產(chǎn)品中的彈簧、螺紋到工業(yè)造型設計中的手機外殼、顯示器等，都離不開高級特征的使用?？梢哉f，Pro/ENGINEER的高級特征對工業(yè)造型設計人員來說是必不可少的得力助手，它大大提高了產(chǎn)品設計的效率和質(zhì)量。

螺旋掃描螺旋掃描，即用一個截面沿著螺旋軌跡掃描來創(chuàng)建特征，它通過旋轉(zhuǎn)曲面的輪廓和螺距兩者來定義軌跡。螺旋軌跡和旋轉(zhuǎn)曲面只是一種作圖工具，它們不會出現(xiàn)在生成的特征中。

螺旋掃描功能可用于實體伸出、實體切口、薄殼伸出和切口，以及曲面及曲面修剪等特征。從主菜單〖插入〗|〖螺旋掃描〗|〖伸出〗，在〖屬性〗菜單中，對成對出現(xiàn)的命令（只能選擇其一）進行選擇來定義螺旋掃描特征。

? 〖常量〗螺距為常數(shù)。

? 〖變量〗螺距是可變的，并由某圖形定義。

? 〖穿過軸〗橫截面位于穿過旋轉(zhuǎn)軸的平面內(nèi)。

? 〖軌跡法向〗確定橫截面方向，使之垂直于軌跡或旋轉(zhuǎn)面。

? 〖右手定則〗使用右手定則定義軌跡，即右旋。

? 〖左手定則〗使用左手定則定義軌跡，即左旋。

可變剖面掃描可變剖面掃描允許截面沿所選的多條軌跡運動來創(chuàng)建特征，截面在運動過程中其形狀沿著軌跡線變化。多條軌跡線中，一條軌跡線控制截面的運動路線，其他幾條軌跡線控制截面的形狀，截面在運動過程中，并一定垂直于軌跡線。

使用可變剖面掃描功能，必須先繪制軌跡線。然后從主菜單〖插入〗|〖變剖面掃描〗，或從工具欄中選擇按鈕，彈出可變剖面掃描操控板?？蛇M行實體的伸出和切除、曲面及修剪、薄殼等特征。

〖參照〗用于選取軌跡線及對截面運動的控制方式，點擊彈出上滑面板。

掃描混合命令掃描混合命令使用一條軌跡線與幾個剖面來創(chuàng)建一個實體特征，同時具有掃描和混合的效果。

選擇主菜單〖插入〗|〖螺旋掃描〗|〖伸出〗，出現(xiàn)圖7.28所示的菜單管理器。 掃描混合的截面放置方式與可變截面掃描相似：

垂直于原始軌跡：截面垂直于原始軌跡線上該截面放置點的切矢量，即確定Z軸。

軸心方向：截面垂直于原始軌跡線，并沿指定的方向掃描。