吐血整理收集时间长达一个月的Java： JVM（生命周期、结构体系、堆、栈、运行机制&原理）核心知识要点梳理

JVM的基础概念

JVM的中文名称叫Java虚拟机，它是由软件技术模拟出计算机运行的一个虚拟的计算机。

JVM也充当着一个翻译官的角色，我们编写出的Java程序，是不能够被操作系统所直接识别的，这时候JVM的作用就体现出来了，它负责把我们的程序翻译给系统“听”，告诉它我们的程序需要做什么操作。

我们都知道Java的程序需要经过编译后，产生.Class文件，JVM才能识别并运行它，JVM针对每个操作系统开发其对应的解释器，所以只要其操作系统有对应版本的JVM，那么这份Java编译后的代码就能够运行起来，这就是Java能一次编译，到处运行的原因。

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JVM的生命周期

JVM在Java程序开始执行的时候，它才运行，程序结束的时它就停止。

一个Java程序会开启一个JVM进程，如果一台机器上运行三个程序，那么就会有三个运行中的JVM进程。

JVM中的线程分为两种：守护线程和普通线程

守护线程是JVM自己使用的线程，比如垃圾回收（GC）就是一个守护线程。

普通线程一般是Java程序的线程，只要JVM中有普通线程在执行，那么JVM就不会停止。

权限足够的话，可以调用exit()方法终止程序。

JVM的结构体系

JVM的启动过程

1、JVM的装入环境和配置

在学习这个之前，我们需要了解一件事情，就是JDK和JRE的区别。

JDK是面向开发人员使用的SDK，它提供了Java的开发环境和运行环境，JDK中包含了JRE。

JRE是Java的运行环境，是面向所有Java程序的使用者，包括开发者。

JRE = 运行环境 = JVM。

如果安装了JDK，会发现电脑中有两套JRE，一套位于/Java/jre…/下，一套位于/Java/jdk…/jre下。那么问题来了，一台机器上有两套以上JRE，谁来决定运行那一套呢？这个任务就落到java.exe身上，java.exe的任务就是找到合适的JRE来运行java程序。

java.exe按照以下的顺序来选择JRE：

• 自己目录下有没有JRE

• 父目录下有没有JRE

• 查询注册表： HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\JavaSoft\Java Runtime Environment"当前JRE版本号"\JavaHome

这几步的主要核心是为了找到JVM的绝对路径。

jvm.cfg的路径为：JRE路径\lib"CPU架构"\jvm.fig

jvm.cfg的内容大致如下：

• client KNOWN
• server KNOWN
• hotspot ALIASED_TO -client
• classic WARN
• native ERROR
• green ERROR

KNOWN 表示存在 、IGNORE 表示不存在 、ALIASED_TO 表示给别的JVM去一个别名
WARN 表示不存在时找一个替代 、ERROR 表示不存在抛出异常

2、装载JVM

通过第一步找到JVM的路径后，Java.exe通过LoadJavaVM来装入JVM文件。
LoadLibrary装载JVM动态连接库，然后把JVM中的到处函数JNI_CreateJavaVM和JNI_GetDefaultJavaVMIntArgs 挂接到InvocationFunction 变量的CreateJavaVM和GetDafaultJavaVMInitArgs 函数指针变量上。JVM的装载工作完成。

3、初始化JVM，获得本地调用接口

调用InvocationFunction -> CreateJavaVM也就是JVM中JNI_CreateJavaVM方法获得JNIEnv结构的实例。

4、运行Java程序

JVM运行Java程序的方式有两种：jar包 与 Class
运行jar 的时候，Java.exe调用GetMainClassName函数，该函数先获得JNIEnv实例然后调用JarFileJNIEnv类中getManifest()，从其返回的Manifest对象中取getAttrebutes(“Main-Class”)的值，即jar 包中文件：META-INF/MANIFEST.MF指定的Main-Class的主类名作为运行的主类。之后main函数会调用Java.c中LoadClass方法装载该主类（使用JNIEnv实例的FindClass）。

运行Class的时候，main函数直接调用Java.c中的LoadClass方法装载该类。

Class文件

Class文件由Java编译器生成，我们创建的.Java文件在经过编译器后，会变成.Class的文件，这样才能被JVM所识别并运行。

类加载子系统

类加载子系统也可以称之为类加载器，JVM默认提供三个类加载器：

• BootStrap ClassLoader ：称之为启动类加载器，是最顶层的类加载器，负责加载JDK中的核心类库，如 rt.jar、resources.jar、charsets.jar等。

• Extension ClassLoader：称之为扩展类加载器，负责加载Java的扩展类库，默认加载$JAVA_HOME中jre/lib/*.jar 或 -Djava.ext.dirs指定目录下的jar包。

• App ClassLoader：称之为系统类加载器，负责加载应用程序classpath目录下所有jar和class文件。

除了Java默认提供的三个ClassLoader（加载器）之外，我们还可以根据自身需要自定义ClassLoader，自定义ClassLoader必须继承java.lang.ClassLoader 类。除了BootStrap ClassLoader 之外的另外