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本文我們主要講解一下面試中常見的問題，如果想深入了解，請看一下《Java虛擬機規(guī)范》這本書
目錄
文章目錄
一、JVM簡介
二、JVM整體組成
2.1 運行時數(shù)據(jù)區(qū)組成
2.2 小結(jié)
三、JVM類加載
3.1 類加載過程
四、類加載什么時候會觸發(fā)
五、雙親委派模型
一、JVM簡介
JVM 是 Java Virtual Machine 的簡稱，意為 Java虛擬機。
虛擬機是指通過軟件模擬的具有完整硬件功能的、運行在一個完全隔離的環(huán)境中的完整計算機系統(tǒng)，JVM是通過軟件模擬Java字節(jié)碼的指令集，JVM中只是主要保留了PC寄存器，其他的寄存器都進行了裁剪。
二、JVM整體組成
JVM整體組成可分為四個部分：
1.類加載器（ClassLoader）
2.運行時數(shù)據(jù)區(qū)（Runtime Data Area）
3.執(zhí)行引擎（Execution Engine）
4.本地庫接口（Native Interface）
各個組成部分的用途：
程序在執(zhí)行之前先要把java代碼轉(zhuǎn)換成字節(jié)碼（.class文件），JVM首先需要把字節(jié)碼通過一定的方式 類加載器（ClassLoader） 把文件加載到內(nèi)存中?運行時數(shù)據(jù)區(qū)（Runtime Data Area） ，而字節(jié)碼文件是JVM的一套指令集規(guī)范，并不能直接交給底層操作系統(tǒng)去執(zhí)行，因此需要特定的命令解析器?執(zhí)行引擎（Execution Engine） 將字節(jié)碼翻譯成底層系統(tǒng)指令再交由CPU去執(zhí)行，而這個過程中需要調(diào)用其他語言的接口?本地庫接口（Native Interface） 來實現(xiàn)整個程序的功能，這就是這4個主要組成部分的職責與功能。
2.1 運行時數(shù)據(jù)區(qū)組成
jvm的運行時數(shù)據(jù)區(qū)，不同虛擬機實現(xiàn)可能略微有所不同，但都會遵從Java虛擬機規(guī)范，Java 8 虛擬機規(guī)范規(guī)定，Java虛擬機所管理的內(nèi)存將會包括以下幾個運行時數(shù)據(jù)區(qū)域：
1.程序計數(shù)器（Program Counter Register）
程序計數(shù)器是一塊較小的內(nèi)存空間，它可以看做是當前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號指示器，記錄當前線程執(zhí)行到哪個指令。
特征：線程私有，由于JVM的多線程是通過線程輪流切換并分配處理器執(zhí)行時間的方式來實現(xiàn)的，也就是一個處理器都只會執(zhí)行一條線程中的指令。因此為了線程切換后能恢復到正確的執(zhí)行位置，每個線程都由獨立的程序計數(shù)器。
如果線程正在執(zhí)行Java中的方法，程序計數(shù)器記錄的就是正在執(zhí)行虛擬機字節(jié)碼指令的地址，如果是Native方法，這個計數(shù)器就為空（undefined），因此該內(nèi)存區(qū)域是唯一一個在Java虛擬機規(guī)范中沒有規(guī)定OutOfMemoryError的區(qū)域。
2.Java虛擬機棧（JVM Stacks）
Java虛擬機棧（Java Virtual Machine Stacks）描述的是Java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型，每個方法在執(zhí)行的同時都會創(chuàng)建一個棧幀（Stack Frame）用于存儲局部變量表、操作數(shù)棧、動態(tài)鏈接、方法返回地址等信息，每個方法從調(diào)用直至執(zhí)行完成的過程，都對應(yīng)著一個棧幀在虛擬機棧中入棧到出棧的過程。
特性：線程私有（不絕對，局部變量可以互相訪問），它的生命周期和線程相同。
3.本地方法棧
本地方法棧（Native Method Stack）與虛擬機棧的作用是一樣的，只不過虛擬機棧是服務(wù)Java方法的，而本地方法棧是為虛擬機調(diào)用Native方法服務(wù)的。
4.堆區(qū)(Heap)
Java堆（Java Heap）是Java虛擬機中內(nèi)存最大的一塊，是被所有線程共享的。我們常見的 JVM 參數(shù)設(shè)置 -Xms10m 最小啟動內(nèi)存是針對堆的，-Xmx10m 最大運行內(nèi)存也是針對堆的
堆的作用：程序中創(chuàng)建的所有對象（new對象，類的成員變量）都在保存在堆中。
?關(guān)于新生代和老生代，后面再講~
5.方法區(qū)（元數(shù)據(jù)區(qū)）
方法區(qū)（Methed Area）用于存儲已被虛擬機加載的類信息（類對象）、常量、靜態(tài)變量、即時編譯后的代碼等數(shù)據(jù)。
在《Java虛擬機規(guī)范中》把此區(qū)域稱之為“方法區(qū)”，而在 HotSpot 虛擬機的實現(xiàn)中，在 JDK 7 時此區(qū)域叫做永久代（PermGen），JDK 8 中叫做元空間（Metaspace）。
PS：永久代（PermGen）和元空間（Metaspace）是 HotSpot 中對《Java虛擬機規(guī)范》中方法區(qū)的實現(xiàn)，它們?nèi)咧g的關(guān)系就好比，對于一輛汽車來說它定義了一個部分叫做“動能提供裝置”，但對于不同的汽車有不同的實現(xiàn)技術(shù)，比如對于燃油車來說，它的“動能提供裝置”的實現(xiàn)技術(shù)就是汽油發(fā)動機（簡稱發(fā)動機），而對于電動汽車來說，它的“動能提供裝置”的實現(xiàn)就是電動發(fā)動機（簡稱電機），發(fā)動機和電機就相當于永久代和元空間一樣，它是對于“制動器”也就是方法區(qū)定義的實現(xiàn)。
運行時常量池是方法區(qū)的一部分，存放字面量與符號引用：
- 字面量 : 字符串(JDK 8 移動到堆中) 、final常量、基本數(shù)據(jù)類型的值。
- 符號引用 : 類和結(jié)構(gòu)的完全限定名、字段的名稱和描述符、方法的名稱和描述符。
2.2 小結(jié)
記住這幾個原則：
- 局部變量在棧上
- 普通成員變量在堆上
- 靜態(tài)成員變量，基本數(shù)據(jù)類型的值，final常量，在方法區(qū)/元數(shù)據(jù)區(qū)上
三、JVM類加載
3.1 類加載過程
對于一個類來說，它的生命周期是這樣的：
主要分為這幾個步驟：
1. 加載：找到.class文件，并且讀文件內(nèi)容到內(nèi)存中
2. 連接：
? ? ? ? 2.1. 驗證：檢查.class文件格式是否正確
? ? ? ? 2.2. 準備：給類對象分配內(nèi)存空間，內(nèi)存空間中的數(shù)據(jù)全是0
? ? ? ? 2.3. 解析：初始化字符串常量，將符號引用轉(zhuǎn)為直接引用
那么符號引用是什么？
符號引用以一組符號來描述所引用的目標。符號引用可以是任何形式的字面量，只要使用時能無歧義地定位到目標即可，符號引用和虛擬機的布局無關(guān)。
3. 初始化：針對類對象進行初始化（調(diào)用構(gòu)造方法，初始化靜態(tài)成員，執(zhí)行靜態(tài)代碼塊，類要是有父類還需要加載父類）
四、類加載什么時候會觸發(fā)
不是JVM一啟動，就把所有的.class都加載了，整體是一個“懶加載“的策略，非必要，不加載~~
什么是叫做必要？
1.創(chuàng)建了這個類的實例
2.使用了這個類的靜態(tài)方法/靜態(tài)屬性
3.使用子類，會觸發(fā)父類的加載
一旦加載過后，后續(xù)不再重復加載~
五、雙親委派模型
雙親委派模型：如果一個類加載器收到了類加載的請求，它首先不會自己去嘗試加載這個類，而是把這個請求委派給父類加載器去完成，每一個層次的類加載器都是如此，因此所有的加載請求最 終都應(yīng)該傳送到最頂層的啟動類加載器中，只有當父加載器反饋自己無 法完成這個加載請求（它的搜索范圍中沒有找到所需的類）時，子加載器才會嘗試自己去完成加載。
JVM中，加載類，需要用到一組特殊的模塊，類加載器~
在JVM中，內(nèi)置了三個 類加載器：
- BootStrap ClassLoader(java規(guī)范的標準庫)
- Extension ClassLoader（JVM擴展庫）
- Application?ClassLoader（加載用戶提供的第三方庫/項目中的類）
加載一個類的時候，先從Applicaton ClassLoader開始加載，但是先把任務(wù)交給父親Extension ClassLoader，Extension ClassLoader收到請求再交給自己的父親BootStrap?ClassLoader，由于BootStrap?ClassLoader沒有了父親，此時就自己來搜索自己負責的區(qū)域，如果搜索到，直接進行后續(xù)加載步驟，如果沒搜到，再交給自己孩子去處理，依此類推到Application?ClassLoader，當都沒有找到的時候，會拋出一個 ClassNotFound Exception.
為了避免bug，保證BootStrap?ClassLoader先加載，Application?ClassLoader后加載~
雙親委派模型優(yōu)點：文章來源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-545875.html
1. 避免重復加載類：比如 A 類和 B 類都有一個父類 C 類，那么當 A 啟動時就會將 C 類加載起來，那么在 B 類進行加載時就不需要在重復加載 C 類了。
2. 安全性：使用雙親委派模型也可以保證了 Java 的核心 API 不被篡改，如果沒有使用雙親委派模
型，而是每個類加載器加載自己的話就會出現(xiàn)一些問題，比如我們編寫一個稱為 java.lang.Object
類的話，那么程序運行的時候，系統(tǒng)就會出現(xiàn)多個不同的 Object 類，而有些 Object 類又是用戶
自己提供的因此安全性就不能得到保證了。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-545875.html
到了這里，關(guān)于【JavaEE】JVM的組成及類加載過程的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！
