新手入门Jvm--jvm概览

目录
  • 1. 什么是Jvm
  • 2. Jvm组成
    • 2.1 Jdk体系结构
    • 2.2 Jvm体系结构
  • 3. 类加载机制
    • 3.1 流程
    • 3.2 类加载器和双亲委派机制
    • 3.3 类加载器初始化过程
    • 3.4 双亲委派机制
    • 3.5 为什么要设计双亲委派机制？
    • 3.6 全盘负责委托机制
  • 4. Jvm各区域串联
  • 5. 总结

1. 什么是Jvm

JVM是Java Virtual Machine（Java虚拟机）的缩写，JVM是一种用于计算设备的规范，它是一个虚构出来的计算机，是通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。

引入Java语言虚拟机后，Java语言在不同平台上运行时不需要重新编译。Java语言使用Java虚拟机屏蔽了与具体平台相关的信息，使得Java语言编译程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码（字节码），就可以在多种平台上不加修改地运行。

Java虚拟机有自己完善的硬件架构，如处理器、堆栈等，还具有相应的指令系统。

Java虚拟机本质上就是一个程序，当它在命令行上启动的时候，就开始执行保存在某字节码文件中的指令。Java语言的可移植性正是建立在Java虚拟机的基础上。任何平台只要装有针对于该平台的Java虚拟机，字节码文件（.class）就可以在该平台上运行。这就是“一次编译，多次运行”。

Java虚拟机不仅是一种跨平台的软件，而且是一种新的网络计算平台。该平台包括许多相关的技术，如符合开放接口标准的各种API、优化技术等。Java技术使同一种应用可以运行在不同的平台上。Java平台可分为两部分，即Java虚拟机（Java virtual machine，JVM）和Java API类库

Java虚拟机主要分为五大模块：

  • 类装载器子系统
  • 运行时数据区
  • 执行引擎
  • 本地方法接口
  • 垃圾收集模块

2. Jvm组成

2.1 Jdk体系结构

2.2 Jvm体系结构

.

类加载器线程共享区域 方法区堆 线程私有区域 虚拟机栈本地方法栈程序计数器

3. 类加载机制

3.1 流程

加载 >> 验证 >> 准备 >> 解析 >> 初始化 >> 使用 >> 卸载

  • 加载：在硬盘上查找并通过IO读入字节码文件，使用到类时才会加载，例如调用类的

main()方法，new对象等等，在加载阶段会在内存中生成一个代表这个类的

java.lang.Class对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口

  • 验证：校验字节码文件的正确性
  • 准备：给类的静态变量分配内存，并赋予默认值
  • 解析：将符号引用替换为直接引用，该阶段会把一些静态方法(符号引用，比如main()方法)替换为指向数据所存内存的指针或句柄等(直接引用)，这是所谓的静态链接过程(类加载期间完成)，动态链接是在程序运行期间完成的将符号引用替换为直接引用，下节课会讲到动态链接
  • 初始化：对类的静态变量初始化为指定的值，执行静态代码块

:类被加载到方法区中后主要包含 运行时常量池、类型信息、字段信息、方法信息、类加载器的引用、对应class实例的引用等信息。类加载器的引用：这个类到类加载器实例的引用对应class实例的引用：类加载器在加载类信息放到方法区中后，会创建一个对应的Class 类型的对象实例放到堆(Heap)中, 作为开发人员访问方法区中类定义的入口和切入点。

3.2 类加载器和双亲委派机制

上面的类加载过程主要是通过类加载器来实现的，Java里有如下几种类加载器

  • 引导类加载器：负责加载支撑JVM运行的位于JRE的lib目录下的核心类库，比如rt.jar、charsets.jar等
  • 扩展类加载器：负责加载支撑JVM运行的位于JRE的lib目录下的ext扩展目录中的JAR类包
  • 应用程序类加载器：负责加载ClassPath路径下的类包，主要就是加载你自己写的那些类
  • 自定义加载器：负责加载用户自定义路径下的类包

3.3 类加载器初始化过程

会创建JVM启动器实例sun.misc.Launcher。

sun.misc.Launcher初始化使用了单例模式设计，保证一个JVM虚拟机内只有一个 sun.misc.Launcher实例。

在Launcher构造方法内部，其创建了两个类加载器，分别是 sun.misc.Launcher.ExtClassLoader(扩展类加载器)和sun.misc.Launcher.AppClassLoader(应用类加载器)。

JVM默认使用Launcher的getClassLoader()方法返回的类加载器AppClassLoader的实例加载我们的应用程序。

3.4 双亲委派机制

JVM类加载器是有亲子层级结构的，如下图

这里类加载其实就有一个双亲委派机制，加载某个类时会先委托父加载器寻找目标类，找不到再委托上层父加载器加载，如果所有父加载器在自己的加载类路径下都找不到目标类，则在自己的类加载路径中查找并载入目标类。

双亲委派机制说简单点就是，先找父亲加载，不行再由儿子自己加载

3.5 为什么要设计双亲委派机制？

  • 沙箱安全机制：自己写的java.lang.String.class类不会被加载，这样便可以防止核心API库被随意篡改
  • 避免类的重复加载：当父亲已经加载了该类时，就没有必要子ClassLoader再加载一次，保证被加载类的唯一性

3.6 全盘负责委托机制

“全盘负责”是指当一个ClassLoder装载一个类时，除非显示的使用另外一个ClassLoder，该类所依赖及引用的类也由这个ClassLoder载入。

4. Jvm各区域串联

5. 总结

看完本章，大概对Jvm和Jvm结构有大概了解，下面将继续深入Jvm，未完待续~！希望大家可以多多关注我们的其他内容！

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