資訊專欄INFORMATION COLUMN
摘要：我們學習程序語言一定不要被束縛到語言細節(jié)和規(guī)范上面，而要從計算機邏輯執(zhí)行層面思考。多核的出現(xiàn)人們自然想到使多個線程同時執(zhí)行垃圾回收的工作，減少垃圾回收時間如，為了將啊垃圾回收對程序的影響降到最低，人們又發(fā)明了并發(fā)回收器，仍需要。
我們學習程序語言一定不要被束縛到語言細節(jié)和規(guī)范上面，而要從計算機邏輯執(zhí)行層面思考。細節(jié)和規(guī)范都是人為設定的，是大牛抽象計算機邏輯后的加工品。對于技術(shù)問題我們要尋根溯源，要高屋建瓴。
這段時間在準備面試，為了自認為更好的表現(xiàn)而去背大量的面試題。今日在知乎看到了這一段話，讓自己醍醐灌頂。
我們就從java虛擬機這個方面開始說說看，很多小白一上來就被各種分代，處理器類型搞暈了包括我，往往就是死記硬背了那么一些規(guī)則，根本談不上理解的深入。但是事情的出現(xiàn)都是有原因的，都是為了解決實際的問題。
java程序運行在虛擬機之上，虛擬機又和操作系統(tǒng)打交道，完成數(shù)據(jù)的存儲，運算，輸出。虛擬機在加載.class文件的時候會在內(nèi)存開辟一個“方法區(qū)”來存儲類的基本信息同時在“堆”生成一個Class對象為反射提供了支持。。內(nèi)存是有限的，而程序運行時又不斷的創(chuàng)建對象，因此我們要定期處理一些不用的對象。生成對象的方法有new，反射，清理對象就有我們常用的GC算法如標記，標記整理，復制算法等等。
為什么會有三種方法？因為每種方法都有自己的局限性，標記-清除算法的缺點在于會產(chǎn)生大量的內(nèi)存碎片標記-整理算法則是對它的一種改進，將碎片往一邊移動，缺點是。復制算法則解決了內(nèi)存碎片的問題，但浪費了50%的額外空間。我們要依據(jù)不同類型對象的特點采取最合適的算法進行處理。對于新生代，由于數(shù)量少我們采用復制算法提高效率，對于老生代對象因為數(shù)量眾多我們采取標記-整理算法進行處理。
好了具體垃圾回收算法我們清除了，我們再想想按什么策略去執(zhí)行垃圾回收？大多數(shù)人都能想到的是后臺運行一個進程，每隔段時間進行垃圾回收，完成之后再繼續(xù)執(zhí)行原來的程序，這就是最原始的串行回收器Serial。多核的出現(xiàn)人們自然想到使多個線程同時執(zhí)行垃圾回收的工作，減少垃圾回收時間如ParNew，為了將啊垃圾回收對程序的影響(STW)降到最低，人們又發(fā)明了并發(fā)回收器(CMS)，仍需要STW。最新的G1收集器與CMS一大優(yōu)勢就是建立可預測的回收時間，指明在長度為M毫秒的時間段內(nèi)，垃圾回收的時間不超過N秒。
再看看多線程，我們都知道線程切換會消耗資源，那么具體消耗什么資源呢？從計算機底層來講，操作分三步，從內(nèi)存取值，計算，將值放入內(nèi)存。大概過程就是PC(程序計數(shù)器)從指存(cache)取下一條指令，IR(指令寄存器)保存當前執(zhí)行的指令，再從數(shù)存取數(shù)據(jù)結(jié)合ALU(算術(shù)邏輯單元)通用寄存器完成計算后將結(jié)果放入DR(數(shù)據(jù)緩存寄存器)，最后將DR的值放入內(nèi)存。我們想一下為什么要這么設計(不要死記硬背)，cache是緩存層可以加快取指令的速度，執(zhí)行程序時我們當然需要保存現(xiàn)在的指令(IR)和下一條指令(PC)，指令有了我們需要數(shù)據(jù)吧，那就從數(shù)存(AR數(shù)據(jù)地址寄存器)里面取，指令數(shù)據(jù)都有了我們要執(zhí)行具體的運算那么就用到了ALU，但是不是還差了什么？比如1+1，這兩個1放到那里，運算結(jié)果2又該放那里，這就需要一個工作區(qū)(通用寄存器)存放運算間的數(shù)據(jù)。運算完成了我們需要輸出結(jié)果，輸出到那里？對，就是DR，最后進入內(nèi)存。為什么不直接輸入到內(nèi)存，這和取值需要cache一個道理，補償CPU和內(nèi)存在速度上面的差別。剛開始學組成原理各種寄存器給我留下了莫大的陰影，但是一切的設計背后的思路都是很簡單了，各種細節(jié)與規(guī)定是為了保證實際操作的安全性和可靠性，所以我們首先要去理解設計后面的思想而不要將自己局限于細節(jié)。扯的有點遠了，再看看多線程切換為什么消耗資源。java虛擬機中的程序計數(shù)器保存著當前線程執(zhí)行的指令，切換線程時就要把線程的執(zhí)行指令放到操作系統(tǒng)的指令寄存器，除此之外線程的其它資源也需要切換比如I/O設備。除了切換，線程的創(chuàng)建也是需要消耗資源的。
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