Um do maiores diferenciais do Java não está na linguagem e sim na JVM. Conheça um pouco mais sobre esse “motor”, seu funcionamento e sua arquitetura para tirar melhor proveito da JVM em suas aplicações.

1. JVM Internal
Otávio Santana
@otaviojava

2. Comunidades
● @javabahia
● @soujava
● @java
● @soujavalivre

3. Sumário
● Falar da linguagem Java
● Histórico das versões
● Linguagens da JVM
● Tipo de valores para a JVM
● Registradores
● Bytecodes

4. Java
➢ Uma das linguagens mais usadas no mundo
➢ Uma comunidade muito forte
➢ Recolhe memória de modo automático
➢ Multi-plataforma
➢ Linguagem
➢ Plataforma
➢ Máquina virtual

5. Funcionamento Externo
● JCP (Java Community Process)
● JSR(Java Specification Requests)
● JEP (JDK Enhancement Proposals)
JEP 174: Nashorn JavaScript Engine
JEP 156: G1 GC: Reduce need for full GCs
● JSR 336 = Java 7
1) JSR 203 : ("NIO.2")
2) JSR 292 : Invoke Dynamic
3) JSR 334 :COIN

6. OpenJDK
hg clone http://hg.openjdk.java.net/jdk9/jdk9 jdk_1_9
sh ./get_source.sh
./configure
make install

7. Empresas
AMD
Apple
Azul Systems, Inc.
Canonical
Google
IBM
Intel
Oracle
RedHat
SAP Software Company
Stratus
Twitter

8. Histórico da Plataforma
● Em 1995 foram lançadas betas do Java
● 1.0 em janeiro de 1996 foi a primeira versão estável
● Na 1.1 lançada em fevereiro de 1997
● Grande melhorias no evento do AWT
● Inner classes, JavaBeans, JDBC , RMI
● Reflection

9. Histórico da Plataforma
● No Java 1.2 de dezembro de 1998
Kestrel
● palavra-chave strictfp, Swing, JIT, Java Plug-in
● Java IDL,Collections framework
● No java 1.3 em maio de 2000
● JavaSound, Java Naming and Directory Interface (JNDI)
Java Platform Debugger Architecture (ACDP)

10. Histórico da Plataforma
Merlin
● No Java 1.4 fevereiro de 2002
● Primeira com o JCP, NIO, XML, JDBC 3.0, API de Loggin, assert,
expressões regulares
● No java 1.5 setembro de 2004
● Generics, Autoboxing/Unboxing, Varargs, Annotations

11. Histórico da Plataforma
● No Java 1.6 dezembro de 2006
● JDBC 4.0, Rhino, Java Compiler API, API WebServices
● No Java 1.7 julho de 2011
● NIO2, OpenJDK referência, Diamond, Coin

12. Histórico da Plataforma
● No Java 1.8 dezembro de 2006
● Lambda, Stream, Nashorn
● No Java 1.9 julho de 2016
● Cloud, MoneyAPI, Sumatra, JavaFX

13. Linguagem, Plataforma, JVM
● Linguagem: if, do, while,Object, herança
● JSE ( NIO, Collections)
● JVM (Multiplataforma, GC)

14. Java Program
JVM
JJVVMM JJVVMM JJVVMM JJVVMM

16. JVM
Java
C/C++
XML
Outras

17. JVM
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
Java
C/C++
Outras

18. JVM
HH
OOT
T
SS
PP
OOT
T
J
R
OCKI
T
OPE
NJ
DK

19. JVM

20. Tipos
Primitivos
Referência
numéricos
booleano
returnAdress
flutuante
inteiro
float
double
byte
short
chart
int
long
classe
interface
Array

21. Primitivos
Nome Size variação default Tipo
byte 8 -2⁷ até 2⁷ 0 inteiro
short 16 -2¹⁵ até 2¹⁵ 0 inteiro
integer 32 -2³² até 2³¹ 0 inteiro
long 64 -2⁶³ até 2⁶³ 0 inteiro
char 16 UFT-8 'u0000' inteiro
Float 32 0 flutuante
Double 64 byte 0 flutuante
boolean int false booleano
returnAddress nulo ponteiro

22. Registradores
Pilhas
Nativas PPCC c coouunnteterr
HHeeaapp MMeeththoodd A Arreeaa PPilihlhaa J Jaavvaa Pilhas
● Heap: instâncias
● Method Area: classes
● Pilha Java: métodos java
● Pilha navita: pilhas nativas
● PC Counter: execução
Nativas

23. Registradores em Thread
hheeaapp
Thread 1
PC Counter
Pilha Java
Pilha
Nativa
Thread 2
PC Counter
Pilha Java
Pilha
Nativa
Thread 3
OObbjejetoto
OObbjejetoto
PC Counter
Pilha Java
Pilha
Nativa
MMeeththoodd A Arreeaa
OObbjejetoto OObbjejetoto
OObbjejetoto
OObbjejetoto OObbjejetoto OObbjejetoto
cclalassss cclalassss
cclalassss cclalassss

24. PC e Pilha Navita
● PC
● Pilha Nativa
Pilhas
Nativas
Pilhas
Nativas
?? ?? ?? ??
PPCC
rreetuturrnnAAddrreessss
? ? ?
? ?

25. Pilhas Java
● Definida no tempo de
compilação
● Unidade 32 bits
● Byte, short, chart para int
Frame Data
PPilihlhaass JJaavvaa
Frame
Pilha
De
Operações
Pilha
De
Variáveis
Frame
Pilha
De
Operações
Frame Data
Pilha
De
Variáveis

26. Operação e
variável
referência
int
PPilihlhaa d dee v vaarriáiávveeisis
double
● public int doInscante(int a, double b);
● public static int doClass(int a, double b);
int
PPilihlhaa d dee v vaarriáiávveeisis
double

27. 10
PPilihlhaa d dee o oppeerraaççõõeess
10
20
● public int doInscante(int a, int b);
● DoInstance(10,20);
PPilihlhaa d dee o oppeerraaççõõeess
30
PPilihlhaa d dee o oppeerraaççõõeess
Operação e variável

28. Operação e variável
10
10.10
PPilihlhaa d dee o oppeerraaççõõeess
PPilihlhaa d dee o oppeerraaççõõeess
● public double doInscante(double a, double b);
● DoInstance(10.10d,20.20);
10.10
20.20
30.30
PPilihlhaa d dee o oppeerraaççõõeess

29. MethodArea
● O qualified da classe
● O qualified da classe pai
● Informação se é uma classe ou interface
● Os modificadores
● A lista com os qualifieds das interfaces
● Constant Pool (informações dos métodos, atributos,
referência da classe, referência da ClassLoader)

30. Code Cache
● Código Compilado pelo JIT
● Just In TIME (Deixa o código
mais rápido em tempo de
execução o tranformando em
nativo)
● Junto com o Heap

31. Estrutura de uma classe
● Magic: #CAFEBABE
● Menor e maior

32. Estrutura de uma Classe
➢ JDK 1.0 -> major version 45 e minor version 3
➢ JDK 1.1 -> major version 45 e minor version 3
➢ JDK 1.2 -> major version 46 e minor version 0
➢ JDK 1.3 -> major version 47 e minor version 0
➢ JDK 1.4 -> major version 48 e minor version 0
➢ JDK 1.5 -> major version 49 e minor version 0
➢ JDK 1.6 -> major version 50 e minor version 0
➢ JDK 1.7 -> major version 51 e minor version 0
➢ JDK 1.8 -> major version 52 e minor version 0
➢ JDK 1.9 -> major version 52 e minor version 0

33. Estrutura de uma Classe
● ACC_PUBLIC - flag método, atributo públicos
● ACC_PRIVATE - flag para para privados
● ACC_PROTECTED - protected
● ACC_STATIC - stático
● ACC_FINAL - final
● ACC_SYNCHRONIZED - indica um método sincronizado
● ACC_BRIDGE - indica que o método foi gerado pelo compilador
● ACC_VARARGS - indica que é varags
● ACC_NATIVE - nativo
● ACC_ABSTRACT - abstrato
● ACC_STRICT - indica que o método é strict
● ACC_SYNTHETIC - indica que o método não é “original”

34. Constant Pool
●Métodos
●Atributos
●Índice e um vetor
B byte signed byte
C char
D double
F float
I int
J long
L Classname ; referência
S short
Z boolean
[ referência de um vetor
[[ referência de uma matriz
double dobro(double d) =(D)D
Double dobro(Double d) =(Ljava/lang/Double;)Ljava/lang/Double
void processar(Object o)(Ljava/lang/Object;)V
Int somar(int a, float f);=(IF)I

35. Byte Codes
✔ i para inteiro
✔ l para long
✔ s para short
✔ b para byte
✔ c para char
✔ f para float
✔ d para double
✔ a para referência
●Byte ação ou operação
●Tipos específicos
●Byte, short, chart para int

36. Byte Codes
✔ adicionar: iadd, ladd, fadd, dadd.
✔ subtrair: isub, lsub, fsub, dsub.
✔ multiplicar: imul, lmul, fmul, dmul.
✔ divisão: idiv, ldiv, fdiv, ddiv.
✔ resto: irem, lrem, frem, drem.
✔ negação: ineg, lneg, fneg, dneg.
✔ deslocar: ishl, sidh, iushr, lshl, lshr, lushr.
✔ bit a bit 'or': ior, lor.
✔ bit a bit 'and': iand, a terra.
✔ bit a bit ou exclusivo: ixor, lxor.
✔ Variável local incremente: iinc.
✔ Comparação: dcmpg, dcmpl, fcmpg, fcmpl, lcmp.
✔ Conversão(promoção): i2l, i2f, i2d, l2f, l2d, e f2d
✔ Conversão (encurtar): i2b, i2c, i2s, l2i, f2i, f2l, d2i,d2l, e d2f

37. Byte Codes
✔ invokevirtual - chama um método de uma instância
✔ invokeinterface -chama um método de uma interface
✔ invokespecial -chamada de um método privado ou da
super classe
✔ invokestatic -realiza a chamada de um método estático
✔ invokedynamic - método que constrói um objeto
✔ ireturn,lreturn, freturn, dreturn e areturn - retorno
✔ athrow -exceção
✔ monitorenter e monitorexit - sincronizados

38. Demos

39. Heap
Referência
●Instâncias
●Gerenciamento de memória
●Pool de objetos
●Informações da classe
●representação do array=n*[referência
hheeaapp
Objeto
ObjetoPool
referência
methodArea
Pool de Objetos

40. Heap
Classe
Tamanho
Referência
● Instâncias
● Gerenciamento de memória
● Pool de objetos
● Informações da classe
● representação do array=n*[referência
Classe
Tamanho
Referência
Classe
Tamanho
Referência
Referência

41. Criar Objetos
✔ Carregar o arquivo para a JVM
✔ Implementa a interface java.lang.Class
✔ ClassLoader: boot-strap, não-definido
✔ Linkar: verificar código de segurança, estrutura
✔ Chamar o método construtor
Linkar
Objeto
Classe.class
ClassLoader
Class
methodArea
JVM
Carregar

42. Class Loarder
Bootstrap Class Loader
Extension Class Loader
System Class Loader
Usuário Class Loaders
Usuário Class Loaders
✔ Bootstrap- linguagem (código confiável)
✔ Extension – plataforma
✔ System – da aplicação
✔ Usuario – a gosto do freguês (servidores)
Usuário Class Loaders
Usuário Class Loaders

43. Java 9
● Build: 34
● https://jdk9.java.net/download/
● Java 8 rápido

44. Java 9
Reflections wrappers Regex Security Core
250
200
150
100
50
0
Java 8 - Process
Java 9 -Process
Java 8 - Memory
Java 9 -Memory

45. Shenandoah
● Gerenciar um número maior de memória
● 100GG
● 8 cores

46. Melhorias no GC
8 1 5
2 20 10
5 12 4
10 2
● Remove combinações depreciadas
● Strings Deduplication
● Segmented Code Cache
● Shenandoah
8 1 1 5
2 20 10
5 4 12
10 4 2

47. Strings duplication
75
25
Heap
Another objects String
● 25% do Heap é Strings
● 13.5% String duplicadas
String inside Heap
85
15
String Strings duplicates

48. Segmented
Code Cache
● JVM internal (non-method) code
● Profiled-code
● Non-profiled code

49. Novidades
● Escrita/leitura leva para JSON
● Generics para primitives
● builders para Collections
● Literal para Collections
● Process API Updates
● Smart Java Compilation
● http 2.0 cliente

50. Novidades
● List<String> list = List.of(a, b, c);
● Set<String> set = Set.of(d, e, f, g);
● Map<String,String> map =
Map.of(k1, V1);//not collection
● List<Integer> list = #[ 1, 2, 3 ];

51. Money Api
● Cuida do dinehiro
● Formata
● Arredondamento
● Cotações

52. Measurement API
● Unidade de medida
● Padroniza
● Formata
● Operações (convert, add, subtract)

53. Thank you
Otávio Santana
@otaviojava