JVM—学习路线
?目錄
1、JVM?簡介
3、JVM加載class文件的原理機制?
1）Class Loader?類加載器?
類加載器的作用是加載類文件到內存，比如編寫一個HelloWord.java?程序，然后通過javac?編譯成class?文件，那怎么才能加載到內存中被執行呢？Class Loader?承擔的就是這個責任，那不可能隨便建立一個.class?文件就能被加載的，Class Loader?加載的class?文件是有格式要求，在《JVM Specification?》中式這樣定義Class?文件的結構：
ClassFile {u4 magic;u2 minor_version;u2 major_version;u2 constant_pool_count;cp_info constant_pool[constant_pool_count-1];u2 access_flags;u2 this_class;u2 super_class;u2 interfaces_count;u2 interfaces[interfaces_count];u2 fields_count;field_info fields[fields_count];u2 methods_count;method_info methods[methods_count];u2 attributes_count;attribute_info attributes[attributes_count];}需要詳細了解的話，可以仔細閱讀《JVM Specification?》的第四章“The class File Format?”，這里不再詳細說明。友情提示：Class Loader?只管加載，只要符合文件結構就加載，至于說能不能運行，則不是它負責的，那是由Execution Engine?負責的。
2） Execution Engine?執行引擎?
執行引擎也叫做解釋器(Interpreter)?，負責解釋命令，提交操作系統執行。
3） Native Interface?本地接口
本地接口的作用是融合不同的編程語言為Java?所用，它的初衷是融合C/C++?程序，Java?誕生的時候是C/C++?橫行的時候，要想立足，必須有一個聰明的、睿智的調用C/C++?程序，于是就在內存中專門開辟了一塊區域處理標記為native?的代碼，它的具體做法是Native Method Stack?中登記native?方法，在Execution Engine?執行時加載native libraies?。目前該方法使用的是越來越少了，除非是與硬件有關的應用，比如通過Java?程序驅動打印機，或者Java?系統管理生產設備，在企業級應用中已經比較少見，因為現在的異構領域間的通信很發達，比如可以使用Socket?通信，也可以使用Web Service?等等，不多做介紹。
4） Runtime data area?運行數據區?
運行數據區是整個JVM?的重點。我們所有寫的程序都被加載到這里，之后才開始運行，Java?生態系統如此的繁榮，得益于該區域的優良自治。
整個JVM?框架由加載器加載文件，然后執行器在內存中處理數據，需要與異構系統交互是可以通過本地接口進行，瞧，一個完整的系統誕生了！
1、JVM?簡介
JVM?是我們Javaer?的最基本功底了，剛開始學Java?的時候，一般都是從“Hello World?”開始的，然后會寫個復雜點class?，然后再找一些開源框架，比如Spring?，Hibernate?等等，再然后就開發企業級的應用，比如網站、企業內部應用、實時交易系統等等，直到某一天突然發現做的系統咋就這么慢呢，而且時不時還來個內存溢出什么的，今天是交易系統報了StackOverflowError?，明天是網站系統報了個OutOfMemoryError?，這種錯誤又很難重現，只有分析Javacore?和dump?文件，運氣好點還能分析出個結果，運行遭的點，就直接去廟里燒香吧！每天接客戶的電話都是戰戰兢兢的，生怕再出什么幺蛾子了。我想Java?做的久一點的都有這樣的經歷，那這些問題的最終根結是在哪呢？——?JVM?。
JVM?全稱是Java Virtual Machine?，Java?虛擬機，也就是在計算機上再虛擬一個計算機，這和我們使用?VMWare不一樣，那個虛擬的東西你是可以看到的，這個JVM?你是看不到的，它存在內存中。我們知道計算機的基本構成是：運算器、控制器、存儲器、輸入和輸出設備，那這個JVM?也是有這成套的元素，運算器是當然是交給硬件CPU?還處理了，只是為了適應“一次編譯，隨處運行”的情況，需要做一個翻譯動作，于是就用了JVM?自己的命令集，這與匯編的命令集有點類似，每一種匯編命令集針對一個系列的CPU?，比如8086?系列的匯編也是可以用在8088?上的，但是就不能跑在8051?上，而JVM?的命令集則是可以到處運行的，因為JVM?做了翻譯，根據不同的CPU?，翻譯成不同的機器語言。
JVM?中我們最需要深入理解的就是它的存儲部分，存儲？硬盤？NO?，NO?，?JVM?是一個內存中的虛擬機，那它的存儲就是內存了，我們寫的所有類、常量、變量、方法都在內存中，這決定著我們程序運行的是否健壯、是否高效，接下來的部分就是重點介紹之。我們先把JVM?這個虛擬機畫出來，從這個圖中可以看到，JVM?是運行在操作系統之上的，它與硬件沒有直接的交互，如下圖所示：
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3、JVM加載class文件的原理機制?
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Java中的所有類，都需要由類加載器裝載到JVM中才能運行。類加載器本身也是一個類，而它的工作就是把class文件從硬盤讀取到內存中。在寫程序的時候，我們幾乎不需要關心類的加載，因為這些都是隱式裝載的，除非我們有特殊的用法，像是反射，就需要顯式的加載所需要的類。類裝載方式，有兩種 ：
隱式加載與顯式加載兩者本質是一樣??Java類的加載是動態的，它并不會一次性將所有類全部加載后再運行，而是保證程序運行的基礎類(像是基類)完全加載到jvm中，至于其他類，則在需要的時候才加載。這當然就是為了節省內存開銷。Java的類加載器有三個，對應Java的三種類:
三個加載器各自完成自己的工作，但它們是如何協調工作呢？哪一個類該由哪個類加載器完成呢？為了解決這個問題，Java采用了委托模型機制。委托模型機制的工作原理很簡單：當類加載器需要加載類的時候，先請示其Parent(即上一層加載器)在其搜索路徑載入，如果找不到，才在自己的搜索路徑搜索該類。這樣的順序其實就是加載器層次上自頂而下的搜索，因為加載器必須保證基礎類的加載。之所以是這種機制，還有一個安全上的考慮：如果某人將一個惡意的基礎類加載到jvm，委托模型機制會搜索其父類加載器，顯然是不可能找到的，自然就不會將該類加載進來。我們可以通過這樣的代碼來獲取類加載器:
ClassLoader loader = ClassName.class.getClassLoader(); ClassLoader ParentLoader = loader.getParent();注意一個很重要的問題，就是Java在邏輯上并不存在BootstrapKLoader的實體！因為它是用C++編寫的，所以打印其內容將會得到null。? ? ??前面是對類加載器的簡單介紹，它的原理機制非常簡單，就是下面幾個步驟:
1.裝載:查找和導入class文件;
2.連接:
??????(1)檢查:檢查載入的class文件數據的正確性;
??????(2)準備:為類的靜態變量分配存儲空間;
??????(3)解析:將符號引用轉換成直接引用(這一步是可選的)
3.初始化:初始化靜態變量，靜態代碼塊。
??????這樣的過程在程序調用類的靜態成員的時候開始執行，所以靜態方法main()才會成為一般程序的入口方法。類的構造器也會引發該動作。
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