1.什么叫底层代码?
2.JVM之创建对象源码分析
3.七天杀上GitHub榜首!研究源码研究源码Java并发编程深度解析实战,底层底层JUC底层原理揭秘
4.java是信息如何调用native方法?hotspot源码分析必会技能
5.List LinkedList HashSet HashMap底层原理剖析
6.深入理解 HashSet 及底层源码分析
什么叫底层代码?
底层代码是指被封装好的代码,底层代码写的研究源码研究源码就是比较原始,比较基础的底层底层代码。底层代码编写是信息linux硬盘驱动源码非常接近机器的编程,使用底层开发语言(如C或汇编)。研究源码研究源码这与使用高级语言(例如Python,底层底层Java)的信息程序员进行编程不同。对于java来说,研究源码研究源码底层代码一般是底层底层指框架的实现代码,这些代码一般都是信息一些常用代码或比较接近于原始的代码,这些代码封装好,研究源码研究源码可以方便复用和调用。底层底层而对一些操作系统来说,信息底层代码可能就是c或者汇编,写底层代码就是做底层开发。比如java的Map类,底层代码实现:
扩展资料
编写底层代码一般要比较深厚的功底,对程序设计,代码涉及的各个方面,性能,耦合度,复用性都要很深的掌握和考虑,熟练掌握设计模式,良好的编程习惯,代码优雅,数据结构,精通各种算法。
很多java框架被淘汰,除了本身有致命的bug外,还有就是有性能更好,使用更方便的框架出现,而这些都是靠底层代码实现来决定的。
参考资料:
JVM之创建对象源码分析
欢迎探索我的乐视解析源码技术分享:《半栈工程师》 对于Java对象的创建,我过去只是停留在理论层面,但最近研究HotSpot虚拟机时,我深入剖析了JVM创建Java对象的底层机制。Java对象创建流程详解
首先,我们从一个简单的实例开始,看看如何通过代码创建一个Dog对象: 代码中new Dog()在编译成字节码后,会变成new #2,这里的new是实例化对象的关键字,#2则指向常量池中的Dog类索引。常量池是类编译后的存储区域,包含了各种符号引用和常量。new指令源码剖析
接下来,我们将深入new指令的源码。虽然涉及汇编代码,但无需立即深入,先了解一下《JVM之模板解释器》会有所帮助。新指令的运行过程如下:从指令中获取类在常量池的索引,存入rdx寄存器,并记录当前指令地址。
获取常量池地址和元素类型数组_tags,用于后续类型检查。
检查元素类型是否为JVM_CONSTANT_Class,如果不是,进入慢速分配。
获取并入栈类的运行时数据结构InstanceKlass,即类的内存地址。
判断类是否已解析,未解析则执行慢速分配,解析过的进入快速分配。
计算类实例大小并分配内存,首先尝试TLAB区,失败则在Eden区分配。
初始化对象实例数据和对象头。汽车购物app源码
如果类未解析,执行慢速分配过程。
总结
至此,我们了解了Java对象从创建到初始化的全过程。虽然使用了模板解释器,但理解字节码解释器中的相关方法也是个不错的选择。如果你对HotSpot源码感兴趣,欢迎加入讨论,我的****是wechat:wang_atbeijing。七天杀上GitHub榜首!Java并发编程深度解析实战,JUC底层原理揭秘
在多核CPU和多线程技术普及的当今,我们面对的不再是多年前对于线程开启时机的问题。如今,无论是开发人员还是技术开发者,都需要深入了解多线程技术的方方面面。本文将从操作系统原理的角度,全面解析多线程技术,涵盖基础知识到高级进阶,分享作者多年的工作经验和踩坑后的教训。
多线程编程技术已经成为现代软件开发不可或缺的部分。然而,对于很多开发者来说,尽管有各种库和运行环境对操作系统多线程接口的封装,他们仍然面对着复杂的多线程逻辑,甚至只是简单调用库的“业务”程序员。本文旨在从基础出发,深入浅出地讲解多线程技术的各个层面。
本文分为章,从Java线程的实践及原理揭秘开始,逐步深入到synchronized实现原理、volatile解决可见性和有序性问题、J.U.C中的bioisland 防伪溯源码重入锁和读写锁、线程通信中的条件等待机制、J.U.C并发工具集实战、并发编程必备工具、阻塞队列设计原理及实现、并发安全集合原理及源码、线程池设计原理、以及Java并发编程中的异步编程特性。每一章节都基于作者的经验总结和踩坑后的教训,为读者提供全面而深入的指导。
如果您对这份手册感兴趣并希望深入学习,欢迎您点赞并关注。获取完整内容的方式非常简单,只需点击下方链接即可。让我们一起探索多线程技术的奥秘,提升编程技能,迈向技术的高峰。
java是如何调用native方法?hotspot源码分析必会技能
在深入研究JDK源码,如并发包和Thread相关部分时,往往会遇到native修饰的方法,它们隐藏在层层方法的底层。native方法的存在并非偶然,它是解决Java语言与操作系统直接交互的关键。Java作为高层语言,需要JVM作为桥梁,将Java指令转换为可以直接操作系统的C或C++代码,这就是native方法的用武之地。
JDK、JRE和JVM的关系是这样的:JDK包含JRE,其中的JVM负责执行Java代码并进行操作系统间的转换。在OpenJDK源码中,特别是hotspot实现的JVM中,能找到native方法的具体实现。JNI(Java Native Interface)技术用于模拟Java调用C或C++编写的我是死神 源码native方法,确保跨平台的兼容性。
让我们通过实践来理解这个过程。首先,创建一个简单的Java类,通过javac编译,生成JavaCallC.class文件。然后使用javah命令生成JavaCallC.h头文件,这是C语言调用Java的关键部分,需要与Java代码中的native方法签名匹配。接着,编写C代码(Cclass.c),编译成动态链接库libJavaCallC.so,并将库文件路径添加到LD_LIBRARY_PATH环境变量中。
最后,执行JavaCallC命令,如果一切顺利,会看到"Java_JavaCallC_cMethod call succ"的输出,表明Java成功调用了native方法。在尝试过程中可能会遇到各种问题,但通过一步步的调试和学习,我们可以逐步掌握这个过程。
List LinkedList HashSet HashMap底层原理剖析
ArrayList底层数据结构采用数组。数组在Java中连续存储,因此查询速度快,时间复杂度为O(1),插入数据时可能会慢,特别是需要移动位置时,时间复杂度为O(N),但末尾插入时时间复杂度为O(1)。数组需要固定长度,ArrayList默认长度为,最大长度为Integer.MAX_VALUE。在添加元素时,如果数组长度不足,则会进行扩容。JDK采用复制扩容法,通过增加数组容量来提升性能。若数组较大且知道所需存储数据量,可设置数组长度,或者指定最小长度。例如,设置最小长度时,扩容长度变为原有容量的1.5倍,从增加到。
LinkedList底层采用双向列表结构。链表存储为物理独立存储,因此插入操作的时间复杂度为O(1),且无需扩容,也不涉及位置挪移。然而,查询操作的时间复杂度为O(N)。LinkedList的add和remove方法中,add默认添加到列表末尾,无需移动元素,相对更高效。而remove方法默认移除第一个元素,移除指定元素时则需要遍历查找,但与ArrayList相比,无需执行位置挪移。
HashSet底层基于HashMap。HashMap在Java 1.7版本之前采用数组和链表结构,自1.8版本起,则采用数组、链表与红黑树的组合结构。在Java 1.7之前,链表使用头插法,但在高并发环境下可能会导致链表死循环。从Java 1.8开始,链表采用尾插法。在创建HashSet时,通常会设置一个默认的负载因子(默认值为0.),当数组的使用率达到总长度的%时,会进行数组扩容。HashMap的put方法和get方法的源码流程及详细逻辑可能较为复杂,涉及哈希算法、负载因子、扩容机制等核心概念。
深入理解 HashSet 及底层源码分析
HashSet,作为Java.util包中的核心类,其本质是基于HashMap的实现,主要特性是存储不重复的对象。通过理解HashMap,学习HashSet相对简单。本文将对HashSet的底层结构和重要方法进行剖析。1. HashSet简介
HashSet是Set接口的一个实现,经常出现在面试中。它的核心是HashMap,通过构造函数可以观察到这一关系。Set接口还有另一个实现——TreeSet,但HashSet更常用。2. 底层结构与特性
HashSet的特性主要体现在其不允许重复元素和无序性上。由于HashMap的key不可重复,所以HashSet的元素也是独一无二的。同时,由于HashMap的key存储方式,HashSet内部的数据没有特定的顺序。3. 重要方法分析
构造方法: HashSet利用HashMap的构造,确保元素的唯一性。
添加方法: 添加元素时,实际上是将元素作为HashMap的key,删除时若返回true,则表示之前存在该元素。
删除方法: 删除操作在HashMap中完成,返回值表示元素是否存在。
iterator()方法: 通过获取Map的keySet来实现迭代。
size()方法: 直接调用HashMap的size方法获取元素数量。
总结
HashSet的底层源码精简,主要依赖HashMap。它通过HashMap的特性确保元素的唯一性和无序性。了解了这些,对于使用和理解HashSet将大有裨益。如有疑问,欢迎留言交流。记一次源码追踪分析,从Java到JNI,再到JVM的C++:fileChannel.map()为什么快;源码分析map方法,put方法
前言
在系统IO相关的系统调用有read/write,mmap,sendfile等这些。
其中read/write是普通的读写,每次都需要将buffer从用户空间拷贝到内核空间;
而mmap使用的是内存映射,会将磁盘文件对应的页映射(拷贝)到内核空间的page cache,并记录到用户进程的页表中,使得用户空间也可以像操作用户空间一样操作该文件的映射,最后再由操作系统来讲该映射(脏页)回写到磁盘;
sendfile则使用的是零拷贝技术,在mmap的基础上,当发送数据的时候只拷贝fd和offset等元数据信息,而将数据主体直接拷贝至protocol buffer,实现了内核数据零冗余的零拷贝技术
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问题/目的问题1Java中哪些API使用到了mmap问题2怎么知道该API使用到了mmap,如何追踪程序的系统调用目的1源码中分析验证,从Java到JNI,再到C++:fileChannel.map()使用的是系统调用mmap目的2源码验证分析:调用mmapedByteBuffer.put(Byte[])时JVM在搞些什么?mmap比普通的read/write快在哪?揭晓答案1mmap在Java NIO中的体现/使用看一个例子
// 1GBpublic static final int _GB = 1**;File file = new File("filename");FileChannel fileChannel = new RandomAccessFile(file, "rw").getChannel();MappedByteBuffer mmapedByteBuffer = fileChannel.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, _GB);for (int i = 0; i < _GB; i++) { count++;mmapedByteBuffer.put((byte)0);}其中fileChannel.map()底层使用的就是系统调用mmap,函数签名为: public abstract MappedByteBuffer map(MapMode mode,long position, long size)throws IOException
答案2程序执行的系统调用追踪/** * @author Tptogiar * @description * @date /5/ - : */public class TestMappedByteBuffer{ public static final int _4kb = 4*;public static final int _GB= 1**;public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException { // 为了方便在日志中找到本段代码的开始位置和结束位置,这里利用文件io来打开始标记FileInputStream startInput = null;try { startInput = new FileInputStream("start1.txt");startInput.read();} catch (IOException e) { e.printStackTrace();}File file = new File("filename");FileChannel fileChannel = new RandomAccessFile(file, "rw").getChannel();MappedByteBuffer map = fileChannel.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, _GB); //我们想分析的语句问题2for (int i = 0; i < _GB; i++) { map.put((byte)0); // 下文中需要分析的语句目的2}// 打结束标记FileInputStream endInput = null;try { endInput = new FileInputStream("end.txt");endInput.read();} catch (IOException e) { e.printStackTrace();}}}把上面这段代码编译后把“.class”文件拉到linux执行,并用linux上的strace工具记录其系统调用日志,拿到日志文件我们可以在日志中看到以下信息(关于怎么拿到日志可以参照我的博文:无(代写)):
注:日志有多行,这里只选取我们关注的
// ...// 看到了我们打的开始标志openat(AT_FDCWD, "start1.txt", O_RDONLY) = -1 ENOENT (No such file or directory)// ... // 打开文件,文件描述符fd为6openat(AT_FDCWD, "filename", O_RDWR|O_CREAT, ) = 6// 判断文件状态fstat(6, { st_mode=S_IFREG|, st_size=, ...}) = 0// ... // 判断文件状态fstat(6, { st_mode=S_IFREG|, st_size=, ...}) = 0// 进行内存映射mmap(NULL, , PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, 6, 0) = 0x7f2fd6cd// ...// 程序退出exit(0)// 看到了我们打的结束标志openat(AT_FDCWD, "end.txt", O_RDONLY) = -1 ENOENT (No such file or directory)在上面程序的系统调用日志中我们确实看到了我们打的开始标志,结束标志。在开始标志和结束标志之间我们看到了我们的文件"filename"确实被打开了,文件描述符fd = 6;在打开文件后紧接着又执行了系统调用mmap,这一点我们Java代码一致,这样,我们就验证了我们答案1中的结论,可以开始我们的下文了
源码追踪分析,从Java到JNI,再到JVM的C++目的1寻源之旅:fileChannel.map()我们知道我们执行Java代码fileChannel.map()确实会在底层调用系统调用,那怎么在源码中得到验证呢?怎么落脚于源码进行分析呢?下面开始我们的寻源之旅
FileChannelImpl.map() 注:由于代码较长,这里代码中略去了一些我们不关注的,比如异常捕获等
public MappedByteBuffer map(MapMode mode, long position, long size)throws IOException{ // ...try { // ...synchronized (positionLock) { // ...long mapPosition = position - pagePosition;mapSize = size + pagePosition;try { // !我们要找的语句就在这!addr = map0(imode, mapPosition, mapSize);} catch (OutOfMemoryError x) { // 如果内存不足,先尝试进行GCSystem.gc();try { Thread.sleep();} catch (InterruptedException y) { Thread.currentThread().interrupt();}try { // 再次试着mmapaddr = map0(imode, mapPosition, mapSize);} catch (OutOfMemoryError y) { // After a second OOME, failthrow new IOException("Map failed", y);}}} // ...} finally { // ...}}上面函数源码中真正执行mmap的语句是在addr = map0(imode, mapPosition, mapSize),于是我们寻着这里继续追踪
FileChannelImpl.map0()
// Creates a new mappingprivate native long map0(int prot, long position, long length)throws IOException;可以看到,该方法是一个native方法,所以后面的源码我们需要到这个FileChannelImpl.class对应的fileChannelImpl.c中去看,所以我们需要去找到JDK的源码
在JDK源码中我们找到fileChannelImpl.c文件
fileChannelImpl.c 根据JNI的对应规则,我们找到该文件内对应的Java_sun_nio_ch_FileChannelImpl_map0方法,其源码如下:
JNIEXPORT jlong JNICALLJava_sun_nio_ch_FileChannelImpl_map0(JNIEnv *env, jobject this, jint prot, jlong off, jlong len){ void *mapAddress = 0;jobject fdo = (*env)->GetObjectField(env, this, chan_fd);jint fd = fdval(env, fdo);int protections = 0;int flags = 0;if (prot == sun_nio_ch_FileChannelImpl_MAP_RO) { protections = PROT_READ;flags = MAP_SHARED;} else if (prot == sun_nio_ch_FileChannelImpl_MAP_RW) { protections = PROT_WRITE | PROT_READ;flags = MAP_SHARED;} else if (prot == sun_nio_ch_FileChannelImpl_MAP_PV) { protections =PROT_WRITE | PROT_READ;flags = MAP_PRIVATE;}// !我们要找的语句就在这里!mapAddress = mmap(0,/* Let OS decide location */len,/* Number of bytes to map */protections,/* File permissions */flags,/* Changes are shared */fd, /* File descriptor of mapped file */off); /* Offset into file */if (mapAddress == MAP_FAILED) { if (errno == ENOMEM) { JNU_ThrowOutOfMemoryError(env, "Map failed");return IOS_THROWN;}return handle(env, -1, "Map failed");}return ((jlong) (unsigned long) mapAddress);}我们要找的语句就上面代码中的mapAddress = mmap(0,len,protections,flags,fd,off),至于为什么不是直接的mmap,而是mmap,是因为这里的mmap是一个宏,在文件上方有其定义,如下:
#define mmap mmap至此,我们就在源码中得到验证了我们问题2中的结论:fileChannelImpl.map()底层使用的是mmap系统调用
目的2寻源之旅:mmapedByteBuffer.put(Byte[ ])接着我们来看看当我们调用mmapedByteBuffer.put(Byte[])JVM底层在搞些什么动作
MappedByteBuffer ?首先我们得知道,当我们执行MappedByteBuffer map = fileChannel.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, _GB)时,实际返回的对象是DirectByteBuffer类的实例,因为MappedByteBuffer为抽象类,且只有DirectByteBuffer继承了它,看下面两图就明白了
DirectByteBuffer 于是我们找到DirectByteBuffer内的put(Byte[ ])方法
public ByteBuffer put(byte x) { unsafe.putByte(ix(nextPutIndex()), ((x)));return this;}可以看到该方法内实际是调用Unsafe类内的putByte方法来实现功能的,所以我们还得去看Unsafe类
Unsafe.class
public native voidputByte(long address, byte x);该方法在Unsafe内是一个native方法,所以所以我们还得去看unsafe.cpp文件内对应的实现
unsafe.cpp
在JDK源码中,我们找到unsafe.cpp
在这份源码内,没有使用JNI内普通加前缀的方法来形成对应关系
不过我们还是能顺着源码的蛛丝轨迹找到我们要找的方法
注意到源码中有这样的注册机制,所以我们可以知道我们要找的代码就是上图中标注的代码
顺藤摸瓜,我们就找到了该方法的定义
UNSAFE_ENTRY(void, Unsafe_SetNative##Type(JNIEnv *env, jobject unsafe, jlong addr, java_type x)) \UnsafeWrapper("Unsafe_SetNative"#Type); \JavaThread* t = JavaThread::current(); \t->set_doing_unsafe_access(true); \void* p = addr_from_java(addr); \*(volatile native_type*)p = x; \t->set_doing_unsafe_access(false); \UNSAFE_END \该方法内主要的逻辑语句就是以下两句:
/** * @author Tptogiar * @description * @date /5/ - : */public class TestMappedByteBuffer{ public static final int _4kb = 4*;public static final int _GB= 1**;public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException { // 为了方便在日志中找到本段代码的开始位置和结束位置,这里利用文件io来打开始标记FileInputStream startInput = null;try { startInput = new FileInputStream("start1.txt");startInput.read();} catch (IOException e) { e.printStackTrace();}File file = new File("filename");FileChannel fileChannel = new RandomAccessFile(file, "rw").getChannel();MappedByteBuffer map = fileChannel.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, _GB); //我们想分析的语句问题2for (int i = 0; i < _GB; i++) { map.put((byte)0); // 下文中需要分析的语句目的2}// 打结束标记FileInputStream endInput = null;try { endInput = new FileInputStream("end.txt");endInput.read();} catch (IOException e) { e.printStackTrace();}}}0至此,我们就知道:其实我们调用mmapedByteBuffer.put(Byte[ ])时,JVM底层并不需要涉及到系统调用(这里也可以用strace工具追踪从而得到验证)。也就是说通过mmap映射的空间在内核空间和用户空间是共享的,我们在用户空间只需要像平时使用用户空间那样就行了————获取地址,设置值,而不涉及用户态,内核态的切换
总结fileChannelImpl.map()底层用调用系统函数mmap
fileChannelImpl.map()返回的其实不是MappedByteBuffer类对象,而是DirectByteBuffer类对象
在linux上可以通过strace来追踪系统调用
JNI中“.class”文件内方法与“.cpp”文件内函数的对应关系不止是前缀对应的方法,还可以是注册的方式,这一点的追寻代码的时候有很大帮助
directByteBuffer.put()方法底层并没有涉及系统调用,也就不需要涉及切态的性能开销(其底层知识执行获取地址,设置值的操作),所以mmap的性能就比普通读写read/write好
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原文:/post/