Java原理 JVM加载class文件的原理机制_jvm 加载 class 文件的原理机制刀-优快云博客

1 JVM 简介

JVM 全称是Java Virtual Machine ，Java 虚拟机，也就是在计算机上再虚拟一个计算机，这和我们使用 VMWare 不一样，那个虚拟的东西你是可以看到的，这个JVM 你是看不到的，它存在内存中。

我们知道计算机的基本构成是：运算器、控制器、存储器、输入和输出设备，那这个JVM 也是有这成套的元素，运算器是当然是交给硬件CPU 还处理了，只是为了适应“一次编译，随处运行”的情况，需要做一个翻译动作，于是就用了JVM 自己的命令集，这与汇编的命令集有点类似，每一种汇编命令集针对一个系列的CPU ，比如8086 系列的汇编也是可以用在8088 上的，但是就不能跑在8051 上，而JVM 的命令集则是可以到处运行的，因为JVM 做了翻译，根据不同的CPU ，翻译成不同的机器语言。

JVM 中我们最需要深入理解的就是它的存储部分，JVM 是一个内存中的虚拟机，那它的存储就是内存了，我们写的所有类、常量、变量、方法都在内存中，这决定着我们程序运行的是否健壮、是否高效。

2 JVM 的组成部分

我们先把JVM 这个虚拟机画出来，如下图所示：

从这个图中可以看到，JVM 是运行在操作系统之上的，它与硬件没有直接的交互。我们再来看下JVM 有哪些组成部分，如下图所示：

Class Loader 类加载器

类加载器的作用是加载类文件到内存，比如编写一个HelloWord.java 程序，然后通过javac 编译成class 文件，那怎么才能加载到内存中被执行呢？Class Loader 承担的就是这个责任，那不可能随便建立一个.class 文件就能被加载的，Class Loader 加载的class 文件是有格式要求，在《JVM Specification 》中式这样定义Class 文件的结构。

友情提示：Class Loader 只管加载，只要符合文件结构就加载，至于说能不能运行，则不是它负责的，那是由Execution Engine 负责的。

Execution Engine 执行引擎

执行引擎也叫做解释器(Interpreter) ，负责解释命令，提交操作系统执行。

Native Interface 本地接口

在内存中专门开辟了一块区域处理标记为native 的代码，它的具体做法是Native Method Stack 中登记native 方法，在Execution Engine 执行时加载native libraies 。目前该方法使用的是越来越少了，除非是与硬件有关的应用，比如通过Java 程序驱动打印机，或者Java 系统管理生产设备，在企业级应用中已经比较少见，因为现在的异构领域间的通信很发达，比如可以使用Socket 通信，也可以使用Web Service 等等。

Runtime data area 运行数据区

运行数据区是整个JVM 的重点。我们所有写的程序都被加载到这里，之后才开始运行，Java 生态系统如此的繁荣，得益于该区域的优良自治。

整个JVM 框架由加载器加载文件，然后执行器在内存中处理数据，需要与异构系统交互是可以通过本地接口进行，

JVM加载class文件的原理机制

1.Java中的所有类，必须被装载到jvm中才能运行，这个装载工作是由jvm中的类装载器完成的,

类装载器所做的工作实质是把类文件从硬盘读取到内存中

2.java中的类大致分为三种：
    1.系统类
    2.扩展类
    3.由程序员自定义的类

3.类装载方式，有两种
    1.隐式装载，程序在运行过程中当碰到通过new 等方式生成对象时，隐式调用类装载器加载对应的类到jvm中，
    2.显式装载，通过class.forname()等方法，显式加载需要的类

4.类加载的动态性体现
    一个应用程序总是由n多个类组成，Java程序启动时，并不是一次把所有的类全部加载后再
运行，它总是先把保证程序运行的基础类一次性加载到jvm中，其它类等到jvm用到的时候再加载，这样的好处是节省了内存的开销，因为java最早就是为嵌入式系统而设计的，内存宝贵，这是一种可以理解的机制，而用到时再加载这也是java动态性的一种体现

5．java类装载器
    Java中的类装载器实质上也是类，功能是把类载入jvm中，值得注意的是jvm的类装载器并不是一个，而是三个，层次结构如下：
      Bootstrap Loader - 负责加载系统类
            |
          - - ExtClassLoader - 负责加载扩展类
                          |
                      - - AppClassLoader - 负责加载应用类
        为什么要有三个类加载器，

一方面是分工，各自负责各自的区块，

另一方面为了实现委托模型，下面会谈到该模型

6. 类加载器之间是如何协调工作的
前面说了，java中有三个类加载器，问题就来了，碰到一个类需要加载时，它们之间是如何协调工作的，即java是如何区分一个类该由哪个类加载器来完成呢。
在这里java采用了委托模型机制，这个机制简单来讲，就是“类装载器有载入类的需求时，会先请示其Parent使用其搜索路径帮忙载入，如果Parent 找不到,那么才由自己依照自己的搜索路径搜索类”.

//调用class加载器
ClassLoader cl = MyTest.class.getClassLoader();
System.out.println(cl);
//调用上一层Class加载器
ClassLoader clParent = cl.getParent();
System.out.println(clParent);
//调用根部Class加载器
ClassLoader clRoot = clParent.getParent();
System.out.println(clRoot);

运行结果：

sun.misc.Launcher$AppClassLoader@1d16e93
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@1db9742
null

可以看出TestClass是由AppClassLoader加载器加载的
AppClassLoader的Parent 加载器是 ExtClassLoader
但是ExtClassLoader的Parent为 null 是怎么回事？

Bootstrap Loader是用C++语言写的,依java的观点来看，逻辑上并不存在Bootstrap Loader的类实体，所以在java程序代码里试图打印出其内容时，我们就会看到输出为null 。

详细转载自：http://blog.youkuaiyun.com/gfangxiong/article/details/7425563