java 虚拟机

1、什么是类的加载

类的加载指的是将类的.class文件中的二进制数据读入到内存中，将其放在运行时数据区的方法区内，然后在堆区创建一个java.lang.Class对象，用来封装类在方法区内的数据结构。类的加载的最终产品是位于堆区中的Class对象，Class对象封装了类在方法区内的数据结构，并且向Java程序员提供了访问方法区内的数据结构的接口。

我们平时进行程序开发工作只是做到了第一步的java文件的编写，而后面的事情不是一般程序员所关心的事情。当我们在进行Ctrl + S操作时，我们的IDE工具（eclipse）会对我们编写的java文件进行编译工作，生成一个class文件，如果我们的程序写的没有问题，那么eclipse可以对我们的java文件进行正常的编译。

比如我们在eclipse中写下以下的java文件：

通过反编译软件（jd-gui）可以看到编译后的class文件：

但是当我们修改程序，让程序通不过编译：

F11操作，控制台输出执行结果：

而此时我们通过反编译软件（jd-gui）同样可以看到编译后的class文件中的内容：

我们可以看到反编译输出的和控制台输出的内容很类似。

当我们的java文件正常的通过编译后生成一个class文件，在程序启动运行时，进入java虚拟机模块：

1、

双亲委派

类加载器（class Loader）。

类加载器被设计成一种层级结构关系，也就是父子关系，其中bootstrap类加载器是所有类加载器的父类

--Bootstrapclass loader：

当运行java虚拟机时，这个类加载器被创建，它加载一些基本的Java API，包括Object这个类。需要注意的是，这个类加载器不是用java语言写的，而是用C/C++写的。

--Extensionclass loader:

这个加载器加载出了基本API之外的一些拓展类，包括一些与安全性能相关的类。

--SystemClass Loader:

它加载应用程序中的类，也就是在你的classpath中配置的类。

--User-DefinedClass Loader:

这是开发人员通过拓展ClassLoader类定义的自定义加载器，加载程序员定义的一些类。

委派模式（Delegation Mode）

仔细看上面的层次结构，当JVM加载一个类的时候，下层的加载器会将将任务委托给上一层类加载器，上一层加载检查它的命名空间中是否已经加载这个类，如果已经加载，直接使用这个类。如果没有加载，继续往上委托直到顶部。检查完了之后，按照相反的顺序进行加载，如果Bootstrap加载器找不到这个类，则往下委托，直到找到类文件。对于某个特定的类加载器来说，一个Java类只能被载入一次，也就是说在Java虚拟机中，类的完整标识是（classLoader，package，className）。一个类可以被不同的类加载器加载。

举个具体的例子来说明，现在加入我有一个自己定义的类MyClass需要加载，如果不指定的话，一般交App（System）加载。接到任务后，System检查自己的库里是否已经有这个类，发现没有之后委托给Extension，Extension进行同样的检查，发现还是没有继续往上委托，最顶层的Bootstrap发现自己库里也没有，于是根据它的路径（Java 核心类库，如java.lang）尝试去加载，没找到这个MaClass类，于是只好（人家看好你，交给你完成，你无能为力，只好交给别人啦）往下委托给Extension，Extension到自己的路径（JAVA_HOME/jre/lib/ext)是找，还是没找到，继续往下，此时System加载器到classpath路径寻找，找到了，于是加载到Java虚拟机。

现在假设我们将这个类放到JAVA_HOME/jre/lib/ext这个路径中去（相当于交给Extension加载器加载），按照同样的规则，最后由Extension加载器加载MyClass类，看到了吧，同一个类被两次加载到JVM，但是每次都是由不同的ClassLoader完成。

可见性限制

下层的加载器能够看到上层加载器中的类，反之则不行，也就是是说委托只能从下到上。

不允许卸载类

类加载器可以加载一个类，但是它不能卸载一个类。但是类加载器可以被删除或者被创建。

当类加载完毕之后，JVM继续按照下图完成其他工作：

框图中各个步骤简单介绍如下：

Loading：文章前面介绍的类加载，将文件系统中的Class文件载入到JVM内存（运行数据区域）

Verifying：检查载入的类文件是否符合Java规范和虚拟机规范。

Preparing：为这个类分配所需要的内存，确定这个类的属性、方法等所需的数据结构。（Prepare adata structure that assigns the memory required by classes and indicates thefields, methods, and interfaces defined in the class.）

Resolving：将该类常量池中的符号引用都改变为直接引用。（不是很理解）

Initialing：初始化类的局部变量，为静态域赋值，同时执行静态初始化块。

 

那么，ClassLoader在加载类的时候，究竟做了些什么工作呢？

要了解这其中的细节，必须得先详细介绍一下运行数据区域。

2、  运行时数据区域：

（1）      程序计数：负责分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等

（2）      Java虚拟机栈

（3）      本地方法栈

（4） Java堆

（5）      方法区

Java虚拟机栈：Java栈也是每个线程单独拥有，线程启动时创建。这个栈中存放着一系列的栈帧（Stack Frame），JVM只能进行压入（Push）和弹出（Pop）栈帧这两种操作。每当调用一个方法时，JVM就往栈里压入一个栈帧，方法结束返回时弹出栈帧。如果方法执行时出现异常，可以调用printStackTrace等方法来查看栈的情况。栈的示意图如下：

OK。现在我们再来详细看看每一个栈帧中都放着什么东西。从示意图很容易看出，每个栈帧包含三个部分：本地变量数组，操作数栈，方法所属类的常量池引用

Java堆：几乎存放着所有的对象实例，java堆不需要在物理上连续，只要在逻辑上连续即可。

方法区：用于存储类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码、有关域和方法的信息、类和方法的字节码等数据。

运行时常量池：属于方法区的一部分，用于存放编译期间生成的各种字面量和符号引用，这部分内容将在类加载后进入方法取得运行时常量池中存放。

比如静态变量、实例变量、常量：静态变量存放在方法区，在类加载时进行初始化工作，并为静态变量分配内存，生命周期由该类决定；实例变量：存放于堆区，每新建一个对象，都会对该类中的实例变量分配内存，实例变量属于该对象，生命周期由对象决定；常量：存放于方法区中的运行时常量池。

对象的访问定位：

1、通过句柄访问对象：好处：引用中存放的是具体的句柄地址，在对象被移动是只会改变句柄中的实例数据指针 ，而引用本身不需要修改；

2、通过指针进行对象访问：节省了一次指针定位的时间开销，速度更加快。

1、通过句柄访问对象：

2、通过指针访问对象：