Imergindo Na Jvm

1. Introduction2. Crdito3. SobreoAutor4. FalandoumpoucosobreJVM5. Sequerespreverofuturo,estudaopassado

i. HistricodaJVMi. JDKAlphaeBeta(1995)ii. JDK1.1(19defevereirode1997)iii. J2SE1.2(8dedezembrode1998)iv. J2SE1.3(8demaiode2000)v. J2SE1.4(6defevereirode2002)vi. J2SE5.0(30desetembrode2004)vii. JavaSE6(11dedezembrode2006)viii. JavaSE7(28dejulhode2011)ix. JavaSE8(18demarode2014)

6. FuncionamentobsicodaJVM7. RegistradoresdaJVM

i. ProgramCounterii. JavaStack(Javavirtualmachinestack)

i. StackFrame)i. Stackvariablesii. StackOperandiii. FrameData

iii. NativeMethodStacksiv. MethodAreav. HeapSpacevi. Cachedecdigo

i. JustInTime(JIT)Compilationvii. Recapitulando

8. ByteCodesi. Carregaresalvarinformaesii. Operaesaritmticasiii. Conversodevaloresiv. Criaoemanipulaodeobjetosv. Instruescondicionaisvi. Chamadademtodoseretornodevaloresvii. Classesapscompilao

9. Ciclodevidadeumaclasse10. GarbageCollector

i. ImplementaoSerialii. ImplementaoParaleloiii. ImplementaoConcurrentiv. ImplementaoIncrementalConcurrentv. ImplementaoGarbageFirst

11. InterfaceNativaJava12. OprojetoOpenJDK

Tabeladecontedos

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CertamenteoJavaatualmenteumadaslinguagensmaisusadaseumadasmaispopularesnomundo,sendoqueoseumaiordiferencialnoestnalinguagemesimnaJVM(MquinavirtualJava).Conheaumpoucomaissobreessemotor,seufuncionamentoesuaarquiteturaparatirarmelhorproveitodelaemsuasaplicaes,almdeconhecerumpoucosobreaimplementaoderefernciaeopensourcedaJVM,oOpenJDK.OcontedodesseE-bookfalarsobre:

OsregistradoresdaJVMAinterfacedoJavacomcdigonativo,JNI,presenteemdiversospontosdoJVM,dentreeles,oNIOeGargabeCollector,OfuncionamentobsicodoGarbageCollectorComocompilaroOpenJDKByteCodeeoseufuncionamentoEmuitomais!

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3Introduction

RaulLibriodoopenSUSEProject,ondeatuanareadewiki,artwork,criaodeartigosetraduo.TemasmotoscomopaixoeMuayThaicomoesporte.

WeslleyAndradeServodeJesus,amantedaartedeprogramar,adeptododesenvolvimentopoliglota,movimentoDevOpsecoordenadordogrupoFTD(friendstechday.com)

ArtedacapadoEbook

Revisodotexto

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4Crdito

UmDesenvolvedorapaixonadopeloquefaz.PraticantedafilosofiagiledodesenvolvimentopoliglotanaBahia,JUGLeaderdoJavaBahia,coordenadordoSouJavaalmdeauxiliaremdiversosJUGsaoredordomundo,umdosfomentadoresdogrupoLingugil.LevaasriootermoMakethefutureJavapresentecomomembrodoJavaExpertGroupemdiversasespecificaesJavanasplataformasSE,MEeEE,principalmentenaSEemquecontribuidiretamenteparaoprojetoOpenJDK,almdesermembroatuantedoJCP,inclusiveganhandoumoutstandingmemberawardeJavaChampionpelosseusfeitos.PresentenosmaioreseventosJavaedesenvolvimentodesoftwaredomundo.ContribuiuparadiversosprojetosOpenSourcetambmmembrodaOSI,OpenSourceInstituite,desenvolveerealizamanutenesnosprincipaisprojetosJavadaApacheFoundationnaqualatualmentecommiter.Quandosobratempo,escreveartigos,livroseajudarrevisotcnicadediversosmateriaisnomundoJava.

Autor

OtavioSantana

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5SobreoAutor

CertamenteoJavaatualmenteumadaslinguagensmaisusadasepopularesnomundo,sendoqueoseumaiordiferencialnoestnalinguagemesimnaJVM,mquinavirtualJava.AJVMvemsendoalvodemuitosestudosepesquisas,afinalconhecerbemaJVMvaigarantiraodesenvolvedorJava,maneirasparatiraromelhorproveitodalinguagemedaplataformaalmdeprogramardemaneiramaiseficientelevandoemconsideraotudooqueaJVMpodefazerporeleeajudandoamesmaateajudar.Comesseobjetivoestoucriandoessepequenotexto,ajudaracomunidadebrasileiraaconheceraJVM.

EssematerialfrutodosmeustrabalhosjuntocomoOpenJDK.AJVMopensourcee,apartirdaverso7,setornouaimplementaodereferncia.Aocontrriodoquemuitaspessoasimaginam,existemmilhesdemquinasvirtuais,dentreasmaispopularesestaHotSpot(tambmconhecidacomoaJVMdaOracle).OOpenJDKumprojetovivocomajudademuitasempresas(Oracle,Intel,RedHat,AMD,Google,etc.),masprincipalmentecomagrandeajudadacomunidade,quedentreasdiversasfrentesdetrabalhoqueexistempodemosdestacaroAdoteoOpenJDKquevisaaevoluodaplataformaedoJavaLivre(ajudandonarefatorao,evangelizandosobreoOpenJDK,identificandoecorrigindobugs).

Parafacilitaroentendimentodoleitoressetrabalhofoidivididoemseispartes:

AprimeirafalarumpoucosobreoJava,fazendoadevidaseparaoentrelinguagem,plataformaemquinavirtualalmdefalarumpoucosobreahistriadoJavaedasuaevoluojuntocomasverses.

EmseguidasefalarsobreofuncionamentobsicodaJVM,faradistinobsicaentreoJavalinguagemedamquinavirtual,jquealtimaprecisasercompiladaparaquealinguagemsejamultiplataforma,ociclodevidadaJVMedosprocessosemparaleloquenascemcomumaaplicaoJava.

SaberaondeficacadainformaodentrodaJVMeonomedosseusrespectivosregistradores.Seroalvodessaterceirapartedotrabalho.SaberquaisregistradoresserocompartilhadosportodasasThreadseaquelesquenosero,assimnascememorremcomasuarespectivaThread.

Obytecode,alinguagemdaMquinavirtual,poucoexplicadosobreela,massograasaosseusopcodesqueaJVMmultiplataforma.NessaparteseverquodiferenteoseucdigoemJavaedoprodutogerado,obytecode,almdaestruturaqueaclasseadquireapsoprocessodecompilao.

AJVMconsisteemumprocessobsicodepegarainformaodaclasse,gerarstreamparadentrodaJVM(Naturalmentenamemriaprincipal)eexecut-lootornandoemcdigonativo,esseprocessodecarregarumaclassefeitaemtempodeexecuo,ouseja,scarregadaaclasseXnomomentoemqueelaforchamada,nobastaestarapenasnoimport,casoessaclassetenhaumpaiouimplementeinterfaceselasserocarregadasantesdessaclasseX.Todaclassepossuiumciclodevidaeconheaumpoucomaissobreesteciclonapartenmerocinco.

UmgrandediferencialdaJVMorecursodegerenciamentoautomticodamemria,esseprocessoconsistememmatarerecuperarmemriadeobjetosquenoestomaissendoutilizados,esseopapeldoGarbageCollector.Conheaumpoucomaissobreasimplementaeseemquaissituaeselassomaisaconselhadas.

ParafinalizarserdemonstradaumavisoprticadoJNIedoprojetoOpenJDKalmdosconceitosdecompilaraJVM.

FalandoumpoucosobreJVM

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6FalandoumpoucosobreJVM

JVM,javavirtualmachineoumquinavirtualjava,temsuahistriainciadaem1992.OGreenProjectnapocaalinguagemeradenominadadeoak.Comopassardotempoamquinavirtualfoievoluindoeficandocadavezmaiscomplexa.AlinguagemJavapossuiumasintaxesimilaraoC++,orientadoaobjetosesetornoupopularemconjuntocomaweb.AJVMfuncionacomooalicercedaplataformaJavaficandoresponsvelportratartodasasplataformaseSistemasOperacionaisdemodoindependenteparaalinguagem.AJVMnoconheceabsolutamentenadadalinguagemJava,apenasoseubytecode,quevemnoformato.class,quesoasinstruesdaJVM(daapossibilidadedeportaroutraslinguagensparaaJVM,jqueelenorodaJavaesimobytecode).Esseclassocdigocompiladoerepresentaumaclasseouinterfaceemjava.

DoseuincioatapresentedataoJavatevediversasverses.EssasmodificaessogerenciadaspeloJCPouJavaCommunityProcess(ocomitqueregeasmudanasdaplataformajavacomcercade30empresas),apartirdeJSRs(JavaSpecificationRequests),especificaesquefornecemtaismodificaesemelhorias.AdocumentaodalinguagemficanoJSL(JavaLanguageSpecification)eadocumentaodaJVMficanoJavaVirtualMachineSpecification.

Sequerespreverofuturo,estudaopassado

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7Sequerespreverofuturo,estudaopassado

AntesdesefalardosaspectosdoJava,comolinguagem,plataformaemquinavirtualinteressanteconhecerumpoucosobreaevoluoqueoJavavemsofrendo.Oprojetonasceuem1995eapartirdestadataveiosofrendoconstanteevoluocomajudadeempresasedacomunidade.

HistricodaJVM

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8HistricodaJVM

Nasversesalfasebetassetiveramumamquinainstvel.1.1.2-JDK1.0(23dejaneirode1996)

ComocdigonomeOak,quetambmfoioprimeironomedalinguagem.Naverso1.0.2foilanadoaprimeiraversoestvel.

JDKAlphaeBeta(1995)

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9JDKAlphaeBeta(1995)

GrandesmelhoriaserefatoraesnosmodelosdeeventodoAWTInnerclassadicionadoalinguagemJavaBeansJDBCRMIReflectionquesuportavaapenasintrospeco,nenhumamodificaoemtemporealerapossvel.

JDK1.1(19defevereirode1997)

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10JDK1.1(19defevereirode1997)

ComocodinomePlaground.EssaeasoutrasversesforamdenominadasdeJava2,J2SEJava2Platform,StandardEdition,Houvemodificaessignificantesnessaversotriplicandoocdigopara1520classesem59pacotesincluindo:

Apalavra-chavestrictfpAapidoSwingforamintegradosaoCoreAdicionandooJITcompiladorJavaPlug-inJavaIDL,umaimplementaoCORBAIDLparainteroperabilidadeCollectionsframework

J2SE1.2(8dedezembrode1998)

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11J2SE1.2(8dedezembrode1998)

ComocodinomeKestrel,asmodificaesmaisimportantesforam:

HotSpotJVMincludo(aJVMHotSpotfoilanadoemabrilde1999paraos1,2J2SEJVM).RMIfoimodificadoparasuportaracompatibilidadeopcionalcomCORBAJavaSoundJavaNamingandDirectoryInterface(JNDI)includoembibliotecascentraisJavaPlatformDebuggerArchitecture(ACDP)Sintticosclassesdeproxy

J2SE1.3(8demaiode2000)

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12J2SE1.3(8demaiode2000)

ComocodinomeMerlin,foiaprimeiraversoparaaplataformadesenvolvidapeloJCPcomoaJSR59:

Apalavra-chaveassert(JSR41)ExpressesregularesEncadeamentodeexceopermiteumaexceodemaiornvelencapsuleumaexceodemenornvel.SuporteaoProtocolodeinternetverso6(IPv6)ChamadasdeIO(chamadodeNIO)novosInput/Output(JSR51)APIdeloggin(JSR47)APIparalereescreverimagensinformatoscomoJPEDePNGIntegraocomoXMLeXSLT(JAXP)naJSR63Novasintegraescomextensesdeseguranaecriptografia(JCE,JSSE,JAAS).JavaWebStartincludo(JSR56).APIdepreferncias(java.util.prefs)

J2SE1.4(6defevereirode2002)

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13J2SE1.4(6defevereirode2002)

ComocodinomeTiger,foidesenvolvidanaJSR176,teveseufinaldevidaem8deabrilde2008eoencerramentodosuportedia3denovembrode2009.OTigeradicionousignificantesmelhoriasparaalinguagem:

Generics:(JSR14).Annotations:(JSR175)Autoboxing/unboxing:Conversoautomticaentreostiposprimitivoseasclassesencapsuladas(JSR201).Enumerations:(JSR201.)Varargs:foreachloopCorreesparaoJavaMemoryModel(QuedefinecomoThreadsinteragematravsdamemria).StaticimportsGeraoautomticadostubparaobjetosRMINovolookandfeelparaoSwingchamadosynthUmpacoteutilitriodeconcorrncia(java.util.concurrent)AclasseScannerparaanalisardadosdeinputstreamsebuffers

J2SE5.0(30desetembrode2004)

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14J2SE5.0(30desetembrode2004)

ComocodinomeMustangue,nessaversoaSunsubstituionomeJ2SEeremoveuo.0donmerodaverso.EssaversofoidesenvolvidanaJSR270.

SuportealinguagemdescriptJSR223):UmaAPIGenricaparaintegraocomlinguagensscriptsefoiembutidoaintegraocomoMozillaJavaScriptRhino.SuporteaWebServiceatravsdoJAX-WS(JSR224)JDBC4.0(JSR221).JavaCompilerAPI(JSR199):umaAPIparapermitirchamarcompilaoprogramandoJAXB2.0MelhoriasnoAnnotations(JSR269)MelhoriasnoGUI,comoSwingWorker,tabelafiltradaeordenadaMelhoriasnaJVMincluindo:sincronizaoeotimizaesdocompilador,Melhoriasnoalgorismodocoletordelixo.

JavaSE6(11dedezembrode2006)

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15JavaSE6(11dedezembrode2006)

ComocodinomeDolphinpossuiomaiornmerodeatualizaonoJava.Foilanadonodia7deJulhoefoidisponibilizadonodia28dejulhodomesmoano.

DaVinciMachine:SuporteparalinguagensdinmicasProjetoCoinStringsinswitchAutomaticresourcemanagementintry-statementDiamondSimplifiedvarargsBinaryintegerliteralsNumericliteralsmult-tryNovopacoteutilitriodeconcorrncia:JSR166NIO2:novosbibliotecaparaIO

JavaSE7(28dejulhode2011)

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16JavaSE7(28dejulhode2011)

OJava8foientreguenodia18demarode2014enessaversofoiincludaalgunsrecursosqueantesestavamplanejadosparaoJava7.OsrecursossubmetidosparaessaversoforambaseadasempropostasdemelhoriasdoJDK,osJEPS.Dentreessasmelhoriaspodemosdestacar:

JSR223,JEP174:ProjetoNashorn,umexecutorruntimedeJavaScript,permitindoaexecuodecdigoJavaScriptdentrodaaplicao.EsseprojetotevecomoobjetivoserosucessordoRhino,usandoInvokeDynamicemvezdereflection.JSR335,JEP126:SuporteparaexpresseslambdasJSR310,JEP150:DateandTimeAPIJEP122:RemoodoPermanentgeneration

JavaSE8(18demarode2014)

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17JavaSE8(18demarode2014)

EstecaptulofalarumpoucosobreofuncionamentobsicodaJVM,queocoraodalinguagemjava.Estaresponsvelpelaindependnciaentreasplataformaserodabasicamentedoistiposdeprocessos:

OsescritoemjavaquesogeradosbytecodesOsnativosquesoescritasemlinguagenscomooC\C++elinkadasdinamicamenteparaumaplataformaespecfica.

OsmtodosnativossomuitointeressantesparaobterinformaesdoSOondeaJVMestemexecuo,almdeutilizarrecursosdeste.EemfunodissoqueapesardealinguagemserRunAnyWhereaJVMno,ouseja,paracadaplataformaexisteumamquinavirtualespecfica.Issoacontece,porexemplo,parausarrecursosespecficosdaplataformaonde,porexemplo,existemchamadasdistintasparatrabalharcomdiretrioearquivos.

OnicoeprincipalmotivodaJVMrodaroaplicativo.QuandoseiniciaumaexecuoaJVMnasceequandoaaplicaoterminaelamorre.criadoumaJVMparacadaaplicao,ouseja,seexecutartrsvezesomesmocdigoemumamesmamquinaseroiniciadas3JVMs.PararodarumaaplicaobastaquesuaclassepossuaummtodopblicoeestticocomonomemainetenhacomoparmetroumvetordeString.

FuncionamentobsicodaJVM

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18FuncionamentobsicodaJVM

AoiniciarumaJVMexistemalgunsprocessosquerodamemparaleloseembackgrounseexecutamdiversasoperaeseprocessosparamanteraJVMsempredisponvel:

OsTimersquesoresponsveispeloseventosqueacontecemperiodicamente,porexemplo,interrupes,elessousadosparaorganizarosprocessosqueacontecemcontinuamente.OsprocessosdoGarbageCollectorqueresponsvelporexecutarasatividadesdocoletordelixodaJVM.Compiladoresquesoresponsveisportransformarbytecodeemcdigonativo.Osouvintes,querecebemsinais(informaes)etemcomoprincipalobjetivoenviaressasinformaesparaoprocessocorretodentrodaJVM.

FalandoumpoucomaissobreessesprocessosparalelosouThread,aJVMpermitequemltiplosprocessosexecutemconcorrentemente,essarotinaemJavaestdiretamenterelacionadacomumaThreadnativa.TologoumprocessoparaleloemJavanasa,osseusprimeirospassosso:

AlocaodememriaSincronizaodosobjetosCriaodosregistradoresespecficosparaamesmaeaalocaodaThreadnativa.

QuandoessarotinageraumaexceoapartenativaenviaessainformaoparaaJVMqueaencerra.QuandoaThreadterminatodososrecursosespecficos,tantoparaoJavaquantoparaapartenativa,soentreguesparaaJVM.

Comonalinguagem,aJVMoperaemdoistiposdedados:

1. Osprimitivos2. Osvaloresdereferncia.

AJVMesperaquetodaaverificaoquantoaotipotenhasidofeitonomomentodaexecuo,sendoqueostiposprimitivosnoprecisodetalverificaoouinspeojqueelesoperamcomumtipoespecficodeinstruo(porexemplo:iadd,ladd,fadd,edaddparainteiro,long,floatedoublerespectivamente).

AJVMtemsuporteparaobjetosquesoouinstnciadeumaclassealocadadinamicamenteouumarray,essesvaloressodotiporeferenceeoseufuncionamentosemelhanteaodelinguagenscomoC/C++.

OstiposprimitivosexistentesnaJVMso:

NumricosBooleanoreturnAdress

Sendoqueostiposnumricossoosvaloresinteiroseflutuantes.

Nome Tamanho variao Valorpadro Tipo

byte 8-bit -2at2 0 inteiro

short 16-bits -2at2 0 inteiro

integer 32-bits -2at2 0 inteiro

long 64-bits -2at2 0 inteiro

char 16-bits UFT-8 '\u0000' inteiro

float 32-bits 0 flutuante

double 64-bits 0 flutuante

boolean inteiro false booleano

returnAddress nulo ponteiro

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Osformatosdepontoflutuantesoofloat,comprecisosimples,eodouble,comduplapreciso.TantososvalorescomoasoperaesseguemoespecificadonopadroIEEEparaaritmticadepontoflutuantebinrio(ANSI/IEEE.754-1985,NovaYork).Essepadronoincluiapenasvalorespositivosenegativos,maszero,positivoenegativoinfinitoenoumnmero(abreviadocomoNanutilizadopararepresentarvaloresinvlidoscomodivisoporzero).Porpadro,asJVMsuportamesseformato,mastambmpodemsuportarversesestendidasdedoubleefloat.

OreturnAdressusadoapenaspelaJVM,nopossuirepresentaonalinguagem,temseufuncionamentosimilaraponteirosediferentesdostiposprimitivosnopodemsermodificadosemtempodeexecuo.

NaJVMotipobooleanopossuiumsuportebemlimitado,noexisteminstruesparabooleano,naverdadeelessocompiladosparausarostiposdeinstruesdointeoarraydebooleanosomanipuladoscomoarraydebyte.Osvaloressorepresentadoscom1paraverdadeiroe0parafalso.

Falandoumpoucosobreotipodereferncia,existemtrstipos:

1. classes2. array3. interfaces

OValorderefernciainiciadocomonull,onulonoumtipodefinido,maspodeserfeitocastparaqualquertipodereferncia.

Recapitulando,existembasicamentedoistiposdedados:

PrimitivoseReferncia.Asrefernciaspossuemosseussubtipos:classe,interfaceearray.OsprimitivospossuemreturnAdress,booleano,flutuantes(floatedoubledesimpleseduplaprecisorespectivamente),inteiros(short,byte,int,long,char).

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FaladoumpoucosobreostiposdedadosquesoarmazenadosnaJVMeoseutamanho.necessriotambmquesetenhacinciadeondesoarmazenadastaisinformaes.AJVMusaregistradoresparaarmazenarvriascoisassendoqueparatodotipodedadoexisteumlocalespecfico.DuranteaexecuodeumprogramaexistemregistradosquesocompartilhadosentretodaaJVMeoutrosquetemavisibilidadedaThreadcorrente.

RegistradoresdaJVM

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21RegistradoresdaJVM

OregistradorPC,Programcounter,criadotologoumaThreadcriada,ouseja,cadaThreadpossuioseu.Elepodearmazenardoistiposdedados:

1. Ponteirosnativos2. returnAdress

EssesdadospossueminformaesquantoainstruoqueestsendoexecutadapelaThread.SeomtodoexecutadofornativooPCserumponteiroenotemoseuvalordefinido,docontrrio,eleteroendereodeinstruo,oreturnAdress.

ProgramCounter

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22StackFrame)

AssimcomooPC,eleumregistradorprivadoparacadaThread,esseregistradorarmazenaframes(queservistoafrente).SeufuncionamentosimilaralinguagensclssicascomooC,eleserveparaarmazenarvariveislocaiseresultadosparciais,invocaeseresultadosdosmtodos.Elenomodificaasvariveisdiretamentesomenteinserindoeremovendoframesdoregistrador.TologoacorrenteThreadchamaummtodoumnovoframeinserindocontadoinformaescomoparmetros,variveislocais,etc.Assimquandoomtodoterminadeumamaneiranormal,quandoacabaomtodo,ouporinterrupo,quandoocorreumaexceodentrodomtodo,esseframedescartado.OJavaStackpodetertamanhofixooudeterminadodinamicamente.

JavaStack(Javavirtualmachinestack)

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23JavaStack(Javavirtualmachinestack)

Cadaframecontmumvetorparaarmazenarvariveislocaiseosparmetroseessetamanhodefinidoemtempodeexecuo.Nessevetorasvariveisdoubleelongocupamdoiselementosdovetoresoarmazenadosconsequentemente.VariveisdotipointereturnAdressocupamumelementodessevetor(byte,shortecharsoconvertidosparaint).Casoomtodosejadainstncia,nosejaesttico,oprimeiroelementodessevetorserocupadopelainstnciaqueestexecutandoessemtodoeemseguidaosparmetros,naordemqueforampassados.Casoomtodosejadaclasse,omtodosejaesttico,Nohaverrefernciadainstnciaquechamaomtodo,assimoprimeiroelementoserosparmetros.

Stackvariables

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Comoonomeindica,esseregistradorserveparaarmazenarasinstruesqueocorremdentrodomtodo,comooregistradordevariveislocaisosvaloressoarmazenadosemumvetormasseusvaloresrecuperadospelaremoodoltimoelementodovetoremvezdeserpelondice.ElebaseadonaestruturadedadosdePilha(Primeiroaentrarltimoasair).Otamanhodasvariveisacontecemdemaneirasemelhanteasvariveislocais.

Pilhadeoperao,semelhanteaoseuirmo,suaunidadepossuiotamanhode32bits,seupasso-a-passosegueomesmodeumapilhaconvencional,oultimoqueentrarseroprimeiroasair.Nesseexemploserutilizadoasomadedoisinteiros(10e20).

Comoapilhadeoperaocompostaporunidadede32bits,quandofordoubleoulongeleocuparasduasunidadesseguidas,nesseexemplososomadosdoisdoubles(10.10e20.20)

StackOperand

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Essepequenoregistradorpossuiolinkdaconstantpooldaclassequeopossuiocorrentemtodoqueestsendoexecutado.

FrameData

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Possuifinalidadedearmazenarvariveisevaloresnativos(mtodosescritosemoutraslinguagens),criadotologoumaThreadiniciadaetodasasThreadspossuemoseuregistrador.

NativeMethodStacks

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27NativeMethodStacks

Esseregistradortemafinalidadedearmazenarlogicamenteostreamdaclasse,essareacompartilhadaentretodasasThreads.LogicamentefazpartedoHeapespace.PorserpartedoHeapelepossuiorecolhimentodememriaautomtico,GarbageCollector.Asclassescontmasseguintesinformaes:

Oqualifieddaclasse(Oqualifedoendereodasuaclassequedefinidopelopacotemais.eonomedaClasse,porexemplo,java.lang.Objectoujava.util.Date).Oqualifieddaclassepai(menosparaasInterfaceseojava.lang.Object).Informaoseumaclasseouinterface.Osmodificadores.Alistacomosqualifiedsdasinterfaces.

ParacadaclassecarregadanoJavacarregadaumconstantpool,quecontmasseguintesinformaes:

Oconstantpooldotipo(ParacadaclasseCarregadacriadaumpooldeconstant,elecontmolinksimblicoparaosmtodoseparaosatributosalmdasconstantesexistentesnotipo).informaesdosatributos(onomedoatributo,otipoeoseumodificador).informaodosmtodos(onomedomtodo,oseuretorno,onmeroetipodosparmetrosemordemeotipoeoseumodificador).RefernciaparaoClassLoader(classeresponsvelparacarregaraclasse)Variveisdaclasse(variveiscompartilhadasentretodasasclassesissoincluiasconstantes).Refernciadaclasse(umainstnciadajava.lang.Classparatodaclassecarregada).

MethodArea

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28MethodArea

Tologoumainstnciacriada,asinformaesdoseuobjetoficamarmazenadosaqui,esseespaodememriatambmcompartilhadoentreasThreads.Oheaptemseumecanismodereclamarmemriaemtempodeexecuoalmdemoverobjetosevitandoafragmentaodoespao.

RepresentaodeumavariveldotipoderefernciadentrodoHeapdiferentedostiposprimitivos,eletemoseumecanismomuitosemelhanteaosponteirosdoC/C++jqueelenopossuiainformao,apenasapontaparaolocalqueopossui.Oobjetoderefernciaconstitudodedoisponteirosmenores:

Umapontarparaopooldeobjetos,localaondeestoasinformaes.Osegundoapontarparaoseuconstantpool(quepossuiasinformaesdaclassequantoaosatributos,mtodos,encapsulamentos,etc.)queficalocalizadonomethodArea.

Arepresentaodosvetoressecomportadeformasemelhanteasvariveisdereferncia,maselesganhamdoiscamposamais:

1. Otamanho,quedefineotamanhodovetor2. Umalistaderefernciaqueapontamparaosobjetosqueestodentrodessevetor.

HeapSpace

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29HeapSpace

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30HeapSpace

EsseregistradorusadoparacompilaoearmazenamentodosmtodosqueforamcompiladosparaomodonativopeloJIT,esseregistradorcompartilhadoportodasasThreads.

Cachedecdigo

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31Cachedecdigo

ObytecodeJavainterpretadonosotorpidoquantooscdigosnativos,paracobriresseproblemadeperformance,aJVMverificamtodoscrticos(regiesqueexecutamconstantemente,porexemplo)ecompilaparaocdigonativo.Essecdigonativoserarmazenadodentrodocachedecdigoemumaregioforadaheap.AJVMtentaescolherasregiesmaiscrticasparaquemesmocomogastomemriaepodercomputacionaldecompilarocdigoparanativo,sejaumadecisovantajosa.

JustInTime(JIT)Compilation

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32JustInTime(JIT)Compilation

ComissofoifaladosobreosregistradoresquecontmnaJVM,valelembrarquealgumassoexclusivasporThreadsououtrano.Apilhanativasoimportantesparaobterrecursosdamquina,noentanto,osseusvaloressoindefinidos,jaspilhasJavasocriadostologoummtodoiniciadoelesubdivididoemframes,ambasaspilhassoparticularporThread.OregistradorPCnopossuiinformaes,apenasapontaparaainstruoqueestsendoexecutadaepossuiumaporThread.OHeapeomethodAreasocompartilhadasentreaJVM,todasasThreads,etemaresponsabilidadedearmazenarainstnciadosobjetoseostreamseinformaesdaclasserespectivamente.

Recapitulando

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33Recapitulando

UmaveztendonoodosregistradoreseaondeficamarmazenadoscadavalornaJVM,serfaladoumpoucosobreofuncionamentodasinstrues,elapossuiopcodeenotamanhode1byte,daobytecode.Cadabytecoderepresentaumaaoouumaoperao.Amaioriadasoperaesdessecdigooperamparaumtipoespecficodevalor,porexemplo,iload(carregarumintparaapilha)eofload(carregaumfloatparaapilha)possuemoperaessemelhantes,noentanto,bytecodesdiferentes.Umaboadicaparasaberotipooperadosaberaletrainicialdaoperao:iparaumaoperaodeinteiro,lparalong,sparashort,bparabyte,cparachar,fparafloat,dparadoubleeaparareferncia.

ByteCodes

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34ByteCodes

Essasinstruesrealizamtrocadeinformaesentreovetordevariveislocaiseapilhaoperaes,sendoquecarregar(definidoporiload,lload,fload,dloadeaload)informaesdapilhadevariveisparaoperaesearmazenar(definidopor:istore,lstore,fstore,dstore,astore)realizaoprocessoinverso.

Carregaresalvarinformaes

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35Carregaresalvarinformaes

Elassorealizadascomosdoisprimeirosvaloresnapilhadeoperaeseretornandooresultado.Oseuprocessamentosubdivididoemflutuanteseinteirosquepossuemcomportamentosdiferentesparaalgunsresultados,porexemplo,emestourodepilhaedivisoporzero.

adicionar:iadd,ladd,fadd,dadd.subtrair:isub,lsub,fsub,dsub.multiplicar:imul,lmul,fmul,dmul.diviso:idiv,ldiv,fdiv,ddiv.resto:irem,lrem,frem,drem.negao:ineg,lneg,fneg,dneg.deslocar:ishl,sidh,iushr,lshl,lshr,lushr.bitabit"or":ior,lor.bitabit"and":iand,aterra.bitabitouexclusivo:ixor,lxor.Varivellocalincremente:iinc.Comparao:dcmpg,dcmpl,fcmpg,fcmpl,lcmp.

Operaesaritmticas:

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36Operaesaritmticas

Asinstruesdeconversodevaloresserveparamodificarotipodavarivel,essavarivelpodeterseutipoampliadocomo:

Promoo:intparalong,intparafloat,intparadouble.longparafloatefloatparadouble(i2l,i2f,i2d,l2f,l2d,ef2d)esseampliamentoperdenoperdeaprecisodovalororiginal.Oencurtamentodotipocomo:intparabyte,intparashort,intparachar,longparaint,longparafloatparaintoulongpara,doubleparaint,doubleparalongoudoubleparafloat(i2b,i2c,i2s,l2i,f2i,f2l,d2i,d2l,ed2f)valelembrarquetaismodificaesexisteapossibilidadedeperderprecisoouestourodovalor.

Conversodevalores

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37Conversodevalores

Instruesparaacriaoemanipulaodeinstncias(new)Intruesparacriaodearrays(newarray,anewarray,multianewarray).Acessaratributosestticosoudainstnciadeumaclasse(getfield,putfield,getstatic,putstatic).Carregar(baload,caload,saload,iaload,laload,faload,daload,aaload)Salvarnapilha(bastore,castore,sastore,iastore,lastore,fastore,dastoreeaastore)Vetoresalmdoseutamanho(arraylength).Checaapropriedadedainstnciaouarray(instanceofecheckcast).

Criaoemanipulaodeobjetos:

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38Criaoemanipulaodeobjetos

Instruesqueretornamvaloresboolianos(ifeq,ifne,iflt,ifle,ifgt,ifge,ifnull,ifnonnull,if_icmpeq,if_icmpne,if_icmplt,if_icmple,if_icmpgtif_icmpge,if_acmpeq,if_acmpne,tableswitchelookupswitch,goto,goto_w,jsr,jsr_weret`).

Instruescondicionais

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39Instruescondicionais

Aschamadasdeummtodoso:

invokevirtual:Chamaummtododeumainstnciainvokeinterface:Chamaummtododeumainterfaceinvokespecial:Chamadadeummtodoprivadooudasuperclasseinvokestatic:Realizaachamadadeummtodoestticoinvokedynamic:Mtodoqueconstriumobjeto

Oretornodeumainstruopodeserdefinido(ireturn,lreturn,freturn,dreturneareturn).Duranteaexecuodomtodocasosejainterrompidademaneirainesperadacomumaexceoachamadaathrowrealizada.Osmtodossncronossopossveisgraaspresenadeumsimplesencapsulandochamadodemonitor,essestiposdemtodossodefinidospelaflagACC_SYNCHRONIZEDemseuconstatepool,quequandopossuitalflagomtodoentranomonitor(monitorenter)eexecutado,enenhumaoutraThreadpodeacess-lo,esai(monitorexit)quandoseumtodoencerrado(deummodonormalouporinterrupo).

Chamadademtodoseretornodevalores

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40Chamadademtodoseretornodevalores

Umavezfalandodosbytecodesinteressantespuxaroganchoefalarcomoficaumaclasseapssuacompilao.Comojfoiditoapsacompilaogeradoumbytecode,cujoarquivopossuiaextenso.class,ecadaarquivorepresentaapenasumaclasse.Cadaarquivopossuiasseguintescaractersticas:

Umnmeromgicoemhexadecimaldefinindoqueessaclaseum.classovalor0xCAFEBABE

Omaioremenornmerodaversodoarquivoclassquejuntosdefinemaversodoarquivo,ouseja,JVMantesrodarprecisaverificarseaversoVqueelapodeexecutarestarentre:MenorVerso

[[refernciadeumamatriz

Assim,porexemplo:doubledobro(doubled)igual(D)DeDoubledobro(Doubled)(Ljava/lang/Double;)Ljava/lang/Double.

Dentrodaconstantpoolcadainformaopossuioseuprimeirobytequeindicaoseutipodeinformao:

CONSTANT_Class7CONSTANT_Fieldref9CONSTANT_Methodref10CONSTANT_InterfaceMethodref11CONSTANT_String8CONSTANT_Integer3CONSTANT_Float4CONSTANT_Long5CONSTANT_Double6CONSTANT_NameAndType12CONSTANT_Utf81CONSTANT_MethodHandle15CONSTANT_MethodType16CONSTANT_InvokeDynamic18

StackMapTable:compostodestackmapframeetemoobjetivodeverificaesparaobytecode

ParaauxiliaradepuraonalinguagemJavaexistemalgumasinformaesparadepurarocdigoessasvariveisso:LocalVariableTableeLocalVariableTypeTablequedefineasinformaesdasvariveislocaisparaodebugeLineNumberTabledefineapartedobytecodeesuacorrespondentelinhadecdigo.Paraasanotaesexitem:RuntimeVisibleAnnotations,RuntimeInvisibleAnnotations,RuntimeVisibleParameterAnnotations,RuntimeInvisibleParameterAnnotationsquecontminformaesdasanotaesquantoasuavisibilidadeemtempodeexecuoaosatributosemtodosouno,existemessasmesmasinformaesparaosparmetrosquantoassuasvisibilidades.AnnotationDefaultdefineasinformaesdentrodasanotaes.

Ocontadordaconsantpoolpossui16bits,ouseja,elespodeconter2=65535elementos,essemesmonmerovaleparaonmerodemtodos,atributos,interfacesimplementadas,variveislocais,pilhadeoperaes(sendoqueparaessesdoisltimosolongoeodoubleocupamdoisespaos),onomedomtodoouatributo.Onmerodedimensesdeumamatriz255omesmonmerovaleparaaquantidadedeparmetros,casonosejaummtodoestticodeve-seincluirainstncia.

Comoobjetivodepremprticaevisualizaressesbytescodes,serdemonstradoumsimplescdigoeoseurespectivobytecode.

publicclassPrimeiroTeste{

publicDoublesomarInstancias(Doublea,Doubleb){

Doubleresultado=a+b;returnresultado;}

publicdoublesomarDouble(doublea,doubleb){returna+b;}publicintsomarInteiros(inta,intb){returna+b;}

publicshortsomarShort(shorta,byteb){return(short)(a+b);}

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42Classesapscompilao

publicstaticintsomarStatic(inta,intb){returna+b;}

}

CriadooarquivoPrimeiroTeste.javaeinseridoocdigo1nessearquivo,osprximospassosseroentrarpeloterminalnocaminhoqueseencontraoarquivoPrimeiroTeste.java,compilareanalisaroseurespectivobytecodecomosseguintescomandos.

javacPrimeiroTeste.java

javap-verbosePrimeiroTeste

Oresultado:

minorversion:0majorversion:51flags:ACC_PUBLIC,ACC_SUPERConstantpool:#1=Methodref#5.#21//java/lang/Object."":()V#2=Methodref#22.#23//java/lang/Double.doubleValue:()D#3=Methodref#22.#24//java/lang/Double.valueOf:(D)Ljava/lang/Double;#4=Class#25//PrimeiroTeste#5=Class#26//java/lang/Object#6=Utf8#7=Utf8()V#8=Utf8Code#9=Utf8LineNumberTable#10=Utf8somarInstancias#11=Utf8(Ljava/lang/Double;Ljava/lang/Double;)Ljava/lang/Double;#12=Utf8somarDouble#13=Utf8(DD)D#14=Utf8somarInteiros#15=Utf8(II)I#16=Utf8somarShort#17=Utf8(SB)S#18=Utf8somarStatic#19=Utf8SourceFile#20=Utf8PrimeiroTeste.java#21=NameAndType#6:#7//"":()V#22=Class#27//java/lang/Double#23=NameAndType#28:#29//doubleValue:()D#24=NameAndType#30:#31//valueOf:(D)Ljava/lang/Double;#25=Utf8PrimeiroTeste#26=Utf8java/lang/Object#27=Utf8java/lang/Double#28=Utf8doubleValue#29=Utf8()D#30=Utf8valueOf#31=Utf8(D)Ljava/lang/Double;

Nesseprimeiroresultadopodemosvisualizaraconstantpooleamenoreamaiorversodoclass.OConstantPoolcontmasinformaesdarespectivaclasse,jquetodaclassepossuiessainformao,inclusiveasInnerClasses,eelessoarmazenadasemumvetor.

publicPrimeiroTeste();flags:ACC_PUBLICCode:stack=1,locals=1,args_size=10:aload_01:invokespecial#1//Methodjava/lang/Object."":()V4:returnLineNumberTable:line1:0

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LocalVariableTable:StartLengthSlotNameSignature050thisLPrimeiroTeste;

publicjava.lang.DoublesomarInstancias(java.lang.Double,java.lang.Double);flags:ACC_PUBLICCode:stack=4,locals=4,args_size=30:aload_11:invokevirtual#2//Methodjava/lang/Double.doubleValue:()D4:aload_25:invokevirtual#2//Methodjava/lang/Double.doubleValue:()D8:dadd9:invokestatic#3//Methodjava/lang/Double.valueOf:(D)Ljava/lang/Double;12:astore_313:aload_314:areturnLineNumberTable:line5:0line6:13LocalVariableTable:StartLengthSlotNameSignature0150thisLPrimeiroTeste;0151aLjava/lang/Double;0152bLjava/lang/Double;1323resultadoLjava/lang/Double;

publicdoublesomarDouble(double,double);flags:ACC_PUBLICCode:stack=4,locals=5,args_size=30:dload_11:dload_32:dadd3:dreturnLineNumberTable:line10:0LocalVariableTable:StartLengthSlotNameSignature040thisLPrimeiroTeste;041aD043bD

publicintsomarInteiros(int,int);flags:ACC_PUBLICCode:stack=2,locals=3,args_size=30:iload_11:iload_22:iadd3:ireturnLineNumberTable:line13:0LocalVariableTable:StartLengthSlotNameSignature040thisLPrimeiroTeste;041aI042bI

publicshortsomarShort(short,byte);flags:ACC_PUBLICCode:stack=2,locals=3,args_size=30:iload_11:iload_22:iadd3:i2s4:ireturnLineNumberTable:line17:0LocalVariableTable:StartLengthSlotNameSignature050thisLPrimeiroTeste;051aS052bB

publicstaticintsomarStatic(int,int);flags:ACC_PUBLIC,ACC_STATIC

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Code:stack=2,locals=2,args_size=20:iload_01:iload_12:iadd3:ireturnLineNumberTable:line21:0LocalVariableTable:StartLengthSlotNameSignature040aI041bI

Aovermososmtodospodemosperceberquetodososmtodospossuiotamanhodapilhadeoperaoedevariveisalmdotamanhodasvariveisenvolvidasemumdeterminadomtodo.

Noprimeiroqueomtodoconstrutor,essemtodoconstrudoautomaticamentecasonosejafeitapelousurio,elepossui1tamanhodeoperao,jquesetratadacriaodeumobjetodotiporefernciaeesseocupaumespaonovetordeoperao,1notamanhodevarivel,jqueeleummtodonoestticoeessasinformaespertenceainterfacequeaestchamandoeonmerodevariveisutilizadasdeumjqueestamosnosreferindoainstnciacriada.Nosegundomtodo,asomadeinstnciaseretornaumaterceirainstncia,(Ljava/lang/Double;Ljava/lang/Double;)Ljava/lang/Double,elepossuiotamanhodetrsnapilhadevariveis,jqueumaparaasduasvariveisderefernciaeumajqueomtododainstncia,quatronotamanhodepilhadeoperaes,jquenoprocessoosDoublesserotransformadosemdoubleprimitivo,assimcadaumocuparduasunidadesnovetor.OcampoLineNumberTableparaajudaradebugarocdigonumdeterminadomtodo,LineNumberTable5:0,dizquealinhadenmerocincodocdigojavaequivaleainstruodocomeo,linhazerodobytecodeeline6:13,alinhaseisdocdigojavacomeanainstruodobytecodenmero13.OcampoLocalVariableTabletambmserveparadebugaredefineonomedocampo,tipo,linhaqueelenasceeaquemorre.IssodemonstracomodiferenteocdigoJavaeobyteCodegerado.

Nessecaptulofalamosumpoucosobreobytecodeeoseumaceteparaentender,olhandopelasiniciasdocomando,valelembrarqueduranteaexecuoosboolianos,byte,shortssotransformadosparainteiros,assimsuasoperaessorealizadascomointeiros.SedemonstrouquodiferenteocdigoJavadobytecodegeradoeemfunodissosecrioutabelasevariveis,porexemplo,LocalVariableeLineNumberTableparaauxiliarnahoradedebugar,essasvariveissoutilizadaspelomododebugdasIDEsmodernas.

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TodaclassepelaJVMpossuioseuciclodevida,ecomeaquandoelanascedentrodaJVM,esseprocessofeitodemodolazy,ouseja,aclassXsercarregadanomomentoemquefornecessrio,aoinstanciarumobjetofeitooprocessodeencontrararepresentaobinriadaclasse,carregarasinformaesecolocarasuaclassedentrodaJVM,entocriaroobjeto.TodasasclassesprecisampassarporesseprocessoinclusiveaclassequeiniciaaJVM.Casoaclasseestendadeumaclasseouimplementeinterfacesasmesmasterodesercarregadasprimeiro.Comocadaumdessestrsprocessospossuidetalhes,sediscriminarasaesdecadaum.

Ciclodevidadeumaclasse

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46Ciclodevidadeumaclasse

OcarregamentodeclasseconsisteemsubiraclasseparamemriaprincipalecolocarnaJVM,esseprocessoaconteceumavezcompotqualifield,comessestreamcarregadoserealizaoparserparaoregistradormethodAreaeconcluindogeraainterfacequerepresentatalarquivo,ojava.lang.Class.

AinterfaceClassoprodutodoprocessodecarregaraclasseparaamemriaprincipal,arepresentaodoarquivo,comissoelecontmasinformaesdomesmo,comolistadosmtodos,atributos,interfaces,anotaes,etc.

AsClassesporsuavez,socarregadaspeloClassLoader(comexceodosarrayquenopossuirepresentaobinria).

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NaJVMexistemmltiplosclasseloaderscomdiferentesregras,assimpodemosclassificar-lascomo:

BootStrapeleseencontranotopodahierarquiadosclassloaders,esseobjetoresponsvelporcarregaraAPIbsicadoJava,eosobjetosquepossuamumaltssimonveldeconfianapelaJVM.ExtensoresponsvelporcarregarasAPIpadresdoJavacomoasdeseguranaeCollection.Osystemesseoclassloaderpadrodaaplicao,eleresponsvelporcarregarasclassesqueestocontidasnoclasspath.AbaixodoSystemClassLoaderousurioadicionarumclassloader,quetemalgunsmotivosespeciais,entreelesdefinirumgrupodeclassloaderespecficoparaumdomnioouaplicao,ocasodosservidoresdeaplacaocomootomcateoGlassfish.

ApsaclassesercarregadaoprximopassoserlinkarparaJVM,esseprocessoconsistenaverificaodaclasserecm-carregada,eleverificaapalavra-chave,seaestruturaestcorreta,otamanhodosarquivos,apsaverificaosoalocadasmemriasparaosatributoseserosetadososvalorespadrodoscampos,socarregadososatributosestticos,encerrandoesseprocessotodososlinkderefernciasosubstitudosporlinksdiretos.

Noltimoestgioseracriadaainstnciacomachamadadomtodoconstrutor,sendoqueanteschamadooconstrutordasuperclasse,noexisteverificaoparaasinterfacesapenasseosmtodosforamimplementados.

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DiferentedealgumaslinguagensoJavapossuiumgerenciamentodememriaautomtica,issopermitequeamemriadeumobjetonomaisutilizadosejaretomada,essacertamenteumadasgrandesvantagemdaplataformaemrelaoaoC.OprimeirodesafiodaJVMidentificarquaisobjetosdispensveis,eassimretomaramemriacomissofoirealizadovriastcnicasparaassimofazer.

OmaisconhecidocertamenteoMarkandSweep,basicamentedoisprocessosquemarcaosobjetosutilizadosenofinalosobjetosnomarcadossodispensveispararetomaramemria,omaiorproblemaquetodososprocessossoparadosparaexecutartalprocedimentoinviabilizandocham-loconstantemente.Emfunodesseproblemacitadoanteriormentefalaremosdosegundoalgorismo,quelevaemconsideraoquemuitosobjetosnopossuemumalongavida,noentanto,algunslevambastantetemponamemria,assimosalgoritmossebaseiaemgeraesquedivideamemriaemtrspartes(jovem,efetivaepermanente).

Paramelhorgerenciarocoletordelixoamemriaheapdividiabasicamenteemalgumaspartes:

YoungGeneration:ondecontmosobjetosrecm-criados,agrandemaioriadosobjetosmorremdentrodessarea.Elasubdividaemduaspartes:Eden(localaondeoobjetosnascem)eSurvivers(N)locaisaondeosobjetosvopassandoatsairdaYoungGeneration.Oseufuncionamentodemaneirasimples:OsobjetosnascemnoEden,depoisdeumtempo,osobjetossocopiadosvivosparaosSurvivers,osobjetosquenoforamcopiadosnosoapagados,masnofuturo,outrosobjetosocuparoseuespao.ComopassardascoleesosobjetosexistentessaemdaYoungevoparaTenuredgeneration,nesseespaoogerenciamentodeobjetosrealizadodeformadiferente,assimnohcpia,existemalgoritmosderivadosdoSwepandMark,comosobjetosapagadosaprximapreocupaoseremrelaoafragmentaodoregistrador,assimhaveroprocessodecompactaodosdados.

GarbageCollector

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49GarbageCollector

Comentadoumpoucosobreosprocessosdeminorcollector(procedimentodegenerationquecpiaobjetospararegistradoressobreviventes)eomaiorcollector(procedimentocujoosalgoritmossoderivadosdeMarkandSwepqueapagaosobjetosnoutilizadosequandofragmentadaamemriahaveroprocedimentodecompactao,valelembrarqueparatalprocedimentoaJVMparatodososseusprocessos).OobjetivoagoraserfalaroestiloouomododosGarbageCollector.

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50GarbageCollector

Esseestilomuitoindicadoparapequenasaplicaesouhardwaredepequenopodercomputacionaleapenasumprocessador,monocore,elesenabaseianaexecuodosprocessos,maioremenorcollector,utilizandoapenasumaThread,dessemodopodeeconomizarrecursos,pormcasohajaumgrandenmerodememriahaverumgrandedelay.

ImplementaoSerial

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51ImplementaoSerial

Trabalhadeformasemelhantedaserial,noentanto,serutilizadoduasoumaisThreadsporcoleo,assimoprocessotendeaserrealizaremumtempomenor,pormutilizandomaisrecursosdemquina.

ImplementaoParalelo

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52ImplementaoParalelo

Essetambmexecutaprocessosemparalelos,noentanto,oseuobjetivodiminuirotempodomaiorcollector,mesmoqueparaissooexecutevriasvezes.Indicadoparamuitosobjetosdurammuitotempo,assimelesficamnaTurnered.EmresumoseuprocessodividerealizarmarcaoemquetodasasThreadestoparadasemarcaesconcorrentes,masaremoodosobjetosocorremsemnenhumprocessoparar,onicoproblemadesseestiloofatoquenohcompactaodedadosperidicos,apenasquandosetornacrtico(usandooSerialOdl).

ImplementaoConcurrent

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53ImplementaoConcurrent

Tambmconcorrente,masrealizadodeformaincremental(realizadoaospoucoseagendadoentreasminor-collector)seufuncionamentobemsemelhanteaoanterior,masadicionaumprocessoqueredimensionareprepararosdadosparaumaprximacoleoocicloquecontrolaotempoqueocolectorficanoprocessador.Casotenhaproblemascomfragmentao,eletambmacionaroserialOdl(quealmderemoverosdadostambmcompactarosobjetossobreviventes).

ImplementaoIncrementalConcurrent

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54ImplementaoIncrementalConcurrent

Lanadonaverso7doJava,oGarbagefirst,coletorparaleloprojetadaparaterumgrandethroughput,elefoiprojetadoparasistemascomumaaltaquantidadedememriaedeprocessadores.ParaalcanarseuobjetivoeledivideigualmenteotamanhodoHeap.Assimcomoosdoisltimosconcorrentes,elepossuiumafaseemquerealizaamarcaoconcorrente,erealizaocalculodeobjetosalcanveisdecadaregio,assimdetemposemtempos,todososprocessossoparadososobjetosvivossocopiadosparaoutraregio,fazendocomquearegioemquestosejatotalmentetomada.Teromaiorprioridadeasregiescomomaiornmerodeobjetosmortos(assimsetermenostrabalhoemrealizaracopiaparaaoutrarea).OG1veioparasubstituirostiposconcorrentedecoleo(CMSeI-CMS)devidoalacunaqueambosdeixavam.

Noterumtempodeterminadoparadeixaroprocessadoreacompactaodoheap(umavezquemuitocrticachamadaoserialOdl).OG1tomacomoestratgiaofatodesermaisfcilcontrolarpequenasregiesdoqueumagerao,umoutroaspectoquetologoasmemriasexistentestenhasidocopiadoparaumanovarea,aanteriorconsideradaumarealimpa.

ImplementaoGarbageFirst

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55ImplementaoGarbageFirst

MuitosefaladoJava,principalmentedofatodelesermultiplataforma,talvezessacaractersticaemespecial,desecompilarumavezepoderrodaremdiversasplataformas,tornouoJavaalinguagemeplataformamaispopularnomundo.MuitosetemexploradojquetodaacomplexidadefeitapelaJVM,massurgeaseguintedvida:ComoaJVMfazisso?Comoelaconseguirabstrairasoutrasplataformasparamin?ObteresseconhecimentomuitoimportanteumavezquepodesernecessrioutilizarumrecursoespecficodamquinaefazercomesserecursoconversediretamentecomaJVM.

AcomunicaoentreaJVMeocdigonativoquaseemsuagrandemaioriafeitonalinguagemC/C++umavezqueelaspossuemopadroANSIequeomesmocompatvelcomagrandemaioriadasplataformas,assimpossvelumgrandeaproveitamentodecdigo,masemalgunscasosnecessrioquesejafeitaumaimplementaoespecficaparacadaplataformaouqueexistecompatibilidadecomumsistemalegadoquefoifeitoemC,porexemplo.AportaentreocdigonativoeoJavaconhecidocomoJNI(JavaNativeInterface).EsserecursomuitointeressantetambmparafazeraponteparaplataformasemqueoJavaaindanoatingiu.DentrodaJVMesserecursousadoparaalgunsnaplataformaJSE,porexemplo,JavaI/O,algunsmtodosdaclassejava.lang.System,JavaSound,acomunicaoentreaclasse,oarquivo.class,easuarepresentaodentrodaJVM,aimplementaodainterfacejava.lang.Class,asimplementaesdoGarbageColectordentreoutrosrecursos.ComoJNIpossvelchamarmtododoobjeto,instanciarclasses,verificarestadodoobjetocriadodentrodaJVM,dentreoutrosrecursos.

Noentanto,usarorequeralgumasresponsabilidades,valelembrarqueusaroJNIperdeaportabilidade,umerronativonocontroladopelaJVM(Valelembrarnaparteemquesefalouderegistrados,apilhanativaeoPCquandoapontaparaumprocessonativo,nosesabeoseuvalorpreciso),nopossveldebugarocdigonativoatravsdaplataformaJava,casoaconteceumerronativopodequebraraexecuodaJVM,elenoproverumGarbageCollectorautomticoouqualquergerenciamentoporpartedaJVM.AssimmuitoimportantesaberomomentoemqueseusaroJNI.

OsobjetosemJavapodemsermapeadosparaobjetosnativosevirse-versa,paragarantiracomunicaodeduasmos,assimpossvelestarpassandoumobjetoJavaparaoladonativoveroseuvalor.

TipoemJava TipoNativo

boolean jboolean

byte jbyte

char jchar

double jdouble

float jfloat

int jint

long jlong

short jshort

void void

ComoobjetivodedarumpequenoexemplocomoJNIsermostradodoissimplesexemplos,oprimeiroseroolmundocomoJNIeosegundoserummtodoestticoquecalculaodobrodoresultadopassado,paraissonecessrioquesetenhainstaladooGCCeoJDK.Ocdigoserbemsimples,noprimeirocasoserenviadoonomeporparmetroeessaStringserpassadaparaovalornativo,umaveznonativoserconcatenadooHelloworldcomonomedigitado,nosegundoexemplo,osegundoparmetroseriacalculadooseudobro.

PrimeiramentesercriadoaclasseHelloWorld.java.

InterfaceNativaJava

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56InterfaceNativaJava

publicclassHelloWorld{

privatenativevoidchamarMensagem(Stringnome);

publicnativestaticintdobrar(intvalor);

publicstaticvoidmain(String[]args){

Stringnome=args[0]==null?"nome":args[0];intvalor=args[1]==null?2:Integer.valueOf(args[1]);

HelloWorldhelloWorld=newHelloWorld();helloWorld.chamarMensagem(nome);

intresultado=HelloWorld.dobrar(valor);System.out.println("Odobrode"+valor+":"+resultado);}

static{System.loadLibrary("HelloWorld");}

}

Emseguidacompilamoscomoseguintecomando:

javacHelloWorld.java

Umavezoarquivocompilado,sernecessriogerarainterfaceJNIcomoseguintecomando:

javah-jniHelloWorld

ComocomandosergeradoumarquivoHelloWorld.h.

/*DONOTEDITTHISFILE-itismachinegenerated*/#include/*HeaderforclassHelloWorld*/

#ifndef_Included_HelloWorld#define_Included_HelloWorld#ifdef__cplusplusextern"C"{#endif/**Class:HelloWorld*Method:chamarMensagem*Signature:(Ljava/lang/String;)V*/JNIEXPORTvoidJNICALLJava_HelloWorld_chamarMensagem(JNIEnv*,jobject,jstring);

/**Class:HelloWorld*Method:dobro*Signature:(I)I*/JNIEXPORTjintJNICALLJava_HelloWorld_dobrar(JNIEnv*,jclass,jint);

#ifdef__cplusplus}#endif#endif

Reparequenainterfaceomtodopossuioseguinteformato:

Java_NomeClasse_nomeMetodo.Emrelaoaosparmetrosoprimeiroelemento,oJNIEnv,eleumponteiroqueapontaparaumvetornoqualpossuitodasasfunesdoJNI,osegundodependesemtododaclasseoudainstncia.Casosejaesttico,ousejaomtodopossuaapalavra-chavestatic,oprximoparmetroserojclassqueconteras

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informaesdaclasse,casosejadainstnciaoprximoparmetroserojobjectqueconterasinformaesdainstncia.

OprximopassoacriaodoarquivoqueimplementeainterfacedoHelloWorld.h,assimsercriadooHelloWorld.cqueimplementetalinterface.

#include#include"HelloWorld.h"#include

JNIEXPORTvoidJNICALLJava_HelloWorld_chamarMensagem(JNIEnv*env,jobjectobj,jstringnome){constchar*nomeNativo=(*env)->GetStringUTFChars(env,nome,NULL);printf("HelloWorld!!!!%s\n",nomeNativo);return;}

JNIEXPORTjintJNICALLJava_HelloWorld_dobrar(JNIEnv*env,jclassclasse,jintvalor){

return2*valor;}

Comoarquivocriadooprximopassoacompilao,levandoemconsideraoasdevidasimportaes,comosetratadelibsnativasaspastasvariamdeacordocomaplataforma.Nocasodolinuxparacompilarsernecessriooseguintecomando:

gcc-olibHelloWorld.so-shared-I$JAVA_HOME/include-I$JAVA_HOME/linuxHelloWorld.c

Umavezcompiladoocdigo-fonteeotransformadoemumalib,nocasodolinuxoarquivocomextenso.sodeSharedObject.Oprximopassoserlinkaroarquivonativocomoprojeto,oprimeiropassocarregarabibliotecadentrodocdigojava(paraissoserutilizadoocomandoSystem.loadLibrary("NomedaLib");).

Oprximopassocolocaralibnativanoclasspathnosistemaoperacionaloudefiniroseucaminhopeloparmetrojava.library.pathaoexecutaroprojetojava.Nesseexemploserutilizadoasegundaopojuntamenteoparmetroqueseronomedaqueserimpressonoconsole,assimocomandoficar:

java-Djava.library.path=.HelloWorldOtvio4

Asadaser:

HelloWorld!!!!Otvio

`Odobrode5:10

ComissoseapresentouorecursodoJNI,ainterfacequesecomunicaoJVMparalinguagensnativacomoCeC++edasuaimportnciaparaaJVMcomoaimplementaodoGarbageCollector,suaexistnciaemalgumasAPIscomooJavaSoundalmdeseintegrarcomcdigolegadoecomplataformascujoaJVMatomomentonoatingiu.Noentanto,valesalientarqueseperdeofatormultiplataformaenosermaisgerenciadopelaJVMusandoesterecurso.AprendersobreJNImuitoimportanteparacompreenderocdigodamquinavirtualJava,masnecessrioumconhecimentonalinguagemCeC++.`

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OOpenJDKumprojetoquefoiiniciadopelaSunMicrosystems,atualmentemantidopelaporvriasempresaseacomunidade,paraacriaodeumJavaDevelopmentKitbaseadototalmenteemsoftwarelivreedecdigoaberto.Oprojetofoiiniciadoem2006etemcomobaseoHotSpot(ajvmdaSun).Umaconquistaparaoprojetoquevalesalientarqueapartirdaverso7doJavaoOpenJDKaversodereferncia,masalmdessaousodoOpenJDKtegarantealgumasvantagens:

1. Aprimeiravantagemqueeleopensource,ouseja,podeestudaroseucdigofonte.

2. Elaagoraaimplementaodereferncia,ouseja,sefazerumaplicativoquerodeemqualquerJVM,essagarantiaserpossvelapenascomoOpenJDK

3. AcomunidadeJavacertamenteumadascomunidadesmaisfortesdomundo.AJVMdoprojeto,porexemplo,estpassandoporconstantesrefatoraesparamelhoriadeperformance,atualizaodebibliotecaseatualizaodocdigosemfalarqueparaadicionarqualquerrecursonecessrioquesetenhatestes.

4. AOracledoouocdigofontedojRockitenojava8,previstoparaofinalde2013,ocdigosejaintegradocomoHotspot.Ouseja,noopenjdkhaverosmelhoresdedoismundosemumslugar.

5. Vriasempresasfazempartedesseprojeto,ouseja,umaJVMcomoKnow-howdevriasempresasemtodoomundo.EmpresascomoIBM,Apple,SAP,Mac,Azul,Intel,RedHatetc.fazempartedoprojeto.

6. SeaOracledeixaroJava(Algoqueeuachomuitodifcilpordiversosmotivos)edeixardefazeraJVM.OOpenJDKnoseremnenhummomentoabaladojqueexistemoutrasempresasapoiandoalmdacomunidade.

AdiferenaentreessasduasJVMs,HotSpot(aJVMmaispopulardaSunatualmentedaOracle)eoOpenJDK,estnaadiodecdigosfechadosalmdepequenasmudanasnaimplementaoparaimplementaesfechadasparaaJVMdaOracle,adessemelhanadecercade4%decdigo.OqueacontecequenemtodososcdigosforamabertoscomxitojquealgunspertenceaterceirosesoapenaslicenciadosnapocapelaSun.

TodamudanadentrodoJavarealizadaatravsdasubmissodeumaJSR,JavaSpecificationRequests,queumdocumentoquepossuiinformaesquantoamelhoriaaserfeitaeseusimpactosdentrodalinguagem.EssasJSRssoselecionadasapartirdoJCP,JavaCommunityProcess,quecompostapor31instituies(PodemosdestacaraparticipaodaOracle,SouJavaeLondonComunity).EssasinstituiestmamissodevotarafavoroucontraumaJSR.Quandoexisteumamudananaplataforma(JSE,JEE,JME)ditoqueelapossuiumguarda-chuvadeespecificaes(JqueumamudanadeplataformaresultadodediversasJSRs,porexemplocomoJava7,

OprojetoOpenJDK

ImergindonaJVM

59OprojetoOpenJDK

documentadanaJSR336,possuidentrodelaasJSRs314oprojetoCoin,203oNIO2,292oinvokedynamic).

ComoOpenJDKnodiferente,todasassuasmudanasprecisamestardocumentadasemJSRsquesovotadaspeloJCP,nocasodeumanovaversodaplataformaJSE,precisaterumconjuntodeJSRouumguarda-chuvadeespecificao.Noentanto,paramelhorias,refatoraesexisteoJEP,JDKEnhancementProposalsoupropostasdemelhoriasparaoJDK.

Ocdigodoprojetomantidoemmercurialemaisinformaesdoprojetopodeserencontradoem:http://openjdk.java.net/

Parabaixarocdigonecessrio:

hgclonehttp://hg.openjdk.java.net/jdk8/jdk8jdk8(parabaixarocdigofonteemsuamquina).

cdjdk8(entrandonodiretrio,ondeseencontraocdigofonte).

shget_source.sh(shellscriptparabaixarocdigofontedosmdulosdaJVM).

AobaixarocdigoseverqueoprojetoOpenJDKcompostoporsubprojetos:

ImergindonaJVM

60OprojetoOpenJDK

IntroductionCrditoSobre o AutorFalando um pouco sobre JVMSe queres prever o futuro, estuda o passadoHistrico da JVMJDK Alpha e Beta (1995)JDK 1.1 (19 de fevereiro de 1997)J2SE 1.2 (8 de dezembro de 1998)J2SE 1.3 (8 de maio de 2000)J2SE 1.4 (6 de fevereiro de 2002)J2SE 5.0 (30 de setembro de 2004)Java SE 6 (11 de dezembro de 2006)Java SE 7 (28 de julho de 2011)Java SE 8 (18 de maro de 2014)Stack Frame)

Funcionamento bsico da JVMRegistradores da JVMJava Stack (Java virtual machine stack)Native Method StacksMethod AreaHeap SpaceCache de cdigoJust In Time (JIT) Compilation

Recapitulando

ByteCodesCarregar e salvar informaesOperaes aritmticasConverso de valoresCriao e manipulao de objetosInstrues condicionaisChamada de mtodos e retorno de valoresClasses aps compilao

Ciclo de vida de uma classeGarbage CollectorImplementao SerialImplementao ParaleloImplementao ConcurrentImplementao Incremental ConcurrentImplementao Garbage First

Interface Nativa JavaO projeto OpenJDK

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Imergindo Na Jvm