零基础入门Java虚拟机与单例模式：新手友好教程

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一、Java虚拟机（JVM）体系结构

1. 什么是JVM？
JVM是Java程序的运行环境，负责将.class字节码文件翻译成机器指令。不同厂商（如Oracle、IBM）可按规范实现自己的JVM，常见的实现包括：

• HotSpot：Oracle JDK/OpenJDK默认JVM，优化了性能。
• JRockit：曾专注于服务器端优化，现技术已整合至HotSpot。
• IBM J9：IBM JDK的核心，以低内存占用和快速启动著称。
• Azul Zing：专为高负载企业应用设计，支持实时处理。
• OpenJ9：轻量级开源实现，适合云原生环境。

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2. JVM运行时数据区
JVM启动时创建以下内存区域，程序运行期间始终存在：

区域名称	功能说明	类比现实场景
程序计数器	记录当前线程执行的字节码指令地址（类似“书签”）。	读书时标记当前页码
虚拟机栈	存储方法调用的局部变量、操作数栈等（每个方法对应一个栈帧）。	文件夹中叠放的纸质文件
堆（Heap）	存放所有对象实例和数组，是垃圾回收（GC）的主要区域。	仓库，存放所有生产出的商品
方法区	存储类信息、常量、静态变量等（Java 8后称为“元空间”）。	图书馆的书籍目录和档案室
运行时常量池	方法区的一部分，存放编译期生成的常量（如字符串"Hello"）。	书籍中的固定公式表
本地方法栈	为Native方法（如C/C++代码）提供服务，与虚拟机栈类似。	特殊工具箱，存放非标准工具

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二、单例模式：一个对象的全局唯一性

1. 什么是设计模式？
设计模式是解决软件设计问题的通用模板。单例模式属于创建型模式，确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。

2. 单例模式的核心实现

public class Singleton {

// 1. 私有化构造方法（禁止外部new对象）

private Singleton() {}

// 2. 定义静态变量，类加载时初始化实例

private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();

// 3. 提供公开的静态方法获取实例

public static Singleton getInstance() {

return INSTANCE;

}

}

3. 懒汉式单例（延迟初始化）

public class LazySingleton {

private static LazySingleton instance;

private LazySingleton() {}

public static synchronized LazySingleton getInstance() {

if (instance == null) {

instance = new LazySingleton();

}

return instance;

}

}

注意事项

• 线程安全：基础懒汉模式需加synchronized关键字，或使用双重检查锁（Double-Checked Locking）。
• 性能优化：推荐使用静态内部类或枚举实现，避免同步开销。

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Jvm体系结构

jvm对应了一套规范（java虚拟机规范），它可以有不同的实现

1. Java规范是一种抽象的概念，它可以用于多种不同的实现
   1. HotSpot：由Oracle公司开发，是目前最常用的虚拟机实现，也是目前最常用的虚拟机实现，也是默认的Java虚拟机，默认包含在Oracle JDK和OpenJDK中
   2. JRockit：JRockit是由Oracle公司开发，它是一款针对生产环境优化JVM实现，能够提供性能和可伸缩性
   3. IBM JDK：IBM JDK是由IBM公司开发的java环境，采用Hotspot不同的J9VM，能够提供更小的内存占用和更迅速的启动时间
   4. Azul Zing：是针对生产环境优化的虚拟机实现，能够提高性能和实时处理能力，适用于高负载企业应用和实时分析场景
   5. OpenJ9：是由IBM开发优化的Java虚拟机实现，支持高度轻量级，低时延时的GC优化的JIT编译器和用于健康度测试的可观察下仪表盘

1. Jvm规范中运行时数据区
   1. The pc Register（程序计数器）：是一块较小的内存空间，此计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址
   2. Java Virtual Machine Stacks（java虚拟机栈）：Java虚拟机用于存储局部变量表，操作数栈，动态链接，方法出口等信息。
   3. Heap（堆）：是java虚拟机管理的最大的一块内存，堆内存用于存放Java对象实例以及数组。堆是垃圾收集器的主要区域。
   4. Method Area（方法区）：用于存储已被虚拟机加载的类信息，常量，静态变量，即时编译器编译后的代码和数据。
   5. Run-Time Constant Pool(运行时常量池)：是方法区的一部分，用于存放编译期生成的各种自变量与符号引用
   6. Native Method Stacks（本地方法栈）：在本地方法的执行过程中，会使用到本地方法栈。和java虚拟机栈十分相似/

总结：这些运行时数据区虽然在功能上有所区别，但再整个Java虚拟机启动时都需要被创建，并且在虚拟机运行期间始终存在，直到虚拟机停止运行时被销毁。同时不同的JVM实现对运行时数据区的分配和管理方式也可能不同，会对性能和功能产生影响

单例模式（一个对象）

设计模式概述

什么是概述模式

设计模式是一套被广泛接受的，经过试验的，可以重复利用的解决方案。设计模式是针对软件开发常见问题和模式的通用解决方案。

设计模式有哪些

GoF设计模式

架构设计模式

企业级设计模式

领域驱动设计模式

并发设计模式

数据访问模式

GoF设计模式分类

创建型：主要解决对象创建问题

结构型：通过设计和构建对象之间的关系，达到更好的重用性、拓展性、灵活性

行为型：主要用于对象之间的算法与责任分配

                              

单例模式怎么实现

构造方法私有化

对外提供一个公开的静态方法

定义一个静态变量，类加载的时候，初始化静态变量