JVM-1

今天简单整理了一下 JVM 的类加载机制，主要参考文献：

一道面试题搞懂JVM类加载机制

How JVM Works – JVM Architecture?

先看这道面试题：

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package com.heima.jvm; /** * @author created by qwb on 2018/10/6 15:19 */ public class test { public static void main(String[] args) { Singleton singleton = Singleton.getInstance(); System.out.println("Singleton1 value1: "+ singleton.value1); System.out.println("Singleton1: "+singleton.value2); Singleton2 singleton2 = Singleton2.getInstance2(); System.out.println("Singleton2 value1: "+singleton2.value1); System.out.println("Singleton2 value2: "+singleton2.value2); } } class Singleton{ private static Singleton singleton = new Singleton(); public static int value1; public static int value2= 0; private Singleton(){ value1++; value2++; } public static Singleton getInstance(){ return singleton; } } class Singleton2{ public static int value1; public static int value2 = 0; private static Singleton2 singleton2 = new Singleton2();//与Singleton1的位置不同 private Singleton2(){ value1++; value2++; } public static Singleton2 getInstance2(){ return singleton2; } } /** * Singleton1 value1: 1 Singleton1: 0 Singleton2 value1: 1 Singleton2 value2: 1 * */

类加载机制图1

jvm 类加载机制图2

下面详细介绍类的加载机制：

加载

加载主要是将.class文件（并不一定是.class。可以是ZIP包，网络中获取）中的二进制字节流读入到JVM中。 在加载阶段，类加载器读取 .class 文件，生成相关联二进制数据，并把它保存在方法区。对于每一个 .class 文件， JVM 保存类的以下信息 到方法区：

• 所加载类的全限定名以及它的直接父类
• .class 文件相关的类、接口、枚举
• 修饰符、变量、方法信息等

在加载 .class 文件后，JVM 在堆内存里新建一个 Class 类型的对象，去代表这个 .class 文件。

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package com.heima.jvm; import java.lang.reflect.Field; import java.lang.reflect.Method; /** 大专栏  JVM-1> * @author created by qwb on 2018/10/6 15:50 */ public class TestClass { public static void main(String[] args) { Student s1 = new Student(); Student s2 = new Student(); Class c1 = s1.getClass(); Class c2 = s2.getClass(); System.out.println(c1.getName()); System.out.println(c1==c2); Method[] m = c1.getDeclaredMethods(); for (Method method:m){ System.out.println(method.getName()); } Field[] f = c1.getDeclaredFields(); for (Field field:f){ System.out.println(field.getName()); } } } class Student{ private String name; public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public int getRoll_No() { return roll_No; } public void setRoll_No(int roll_No) { this.roll_No = roll_No; } private int roll_No; } /** com.heima.jvm.Student true //注意： 对于每一个 .class 文件只生成一个 Class 对象 getName setName setRoll_No getRoll_No name roll_No */

验证

验证是连接阶段的第一步，主要确保加载进来的字节流符合JVM规范。 验证阶段会完成以下4个阶段的检验动作：

1）文件格式验证

2）元数据验证(是否符合Java语言规范)

3）字节码验证（确定程序语义合法，符合逻辑）

4）符号引用验证（确保下一步的解析能正常执行）

准备

主要为静态变量在方法区分配内存，并设置默认初始值

解析

是虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程

初始化

初始化阶段是类加载过程的最后一步，主要是根据程序中的赋值语句主动为类变量赋值。

初始化执行过程从类的顶部到底部，从父类到子类进行初始化。通常用 3 个类加载器。

启动类加载器 (Bootstrap class loader)

每个 JVM 实现必须有一个启动类加载器，它加载存在于 JAVA_HOME/jre/lib 文件夹下的核心 java 类，这个路径通常称为 启动类路径，启动类加载器是由 C，C++编写的。

扩展类加载器 (Extension class loader)

它是启动类加载器的子类，它加载位于 JAVA_HOME/jre/lib/ext 扩展路径下或者由 java.ext.dirs 所指定的目录路径，它是由 sun.misc.Launcher$ExtClassLoader class 用 java 语言编写的。

应用类加载器 (application class loader)

它是扩展类加载器的子类，它负责加载应用程序类路径下的类，通过使用环境变量映射到 java 类路径，它是由 sun.misc.Launcher$ExtClassLoader class 用 java 语言编写的。

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package com.heima.jvm; /** * @author created by qwb on 2018/10/6 16:00 */ public class TestClassloader { public static void main(String[] args) { // String class is loaded by bootstrap loader, and // bootstrap loader is not Java object, hence null System.out.println(String.class.getClassLoader()); // Test class is loaded by Application loader System.out.println(TestClassloader.class.getClassLoader()); } } /** * null sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2 * */

JVM 内存模型

方法区： 类的所有信息，比如类名、直接父类、方法、变量信息(静态变量)都存储在方法区。每一个 JVM 都只有一个方法区，它是线程共享资源。

堆区：堆区存在所有对象的信息，每一个 JVM 都只只有一个堆区，它是线程共享资源。

Java 虚拟机栈： 对于每一个线程，JVM 都会创建一个运行时栈，该栈的每个块都称为激活记录/栈帧，用于存储方法调用 ，所有的局部变量都会存在这个栈帧里，当一个线程终止后，JVM 将会销毁运行时栈，它是线程私有资源。

程序计数器：它用来存储一个线程的当前运行指令的地址，每一个线程都有一个单独的PC Registers.

本地方法栈：对于每一个线程，都会创建一个单独的本地方法栈，native 方法是用 C 语言实现的，所以也叫 C 栈。