一、 JVM的生命周期
1. JVM實(shí)例對(duì)應(yīng)了一個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的java程序它是進(jìn)程級(jí)別
a) 啟動(dòng)。啟動(dòng)一個(gè)Java程序時(shí)，一個(gè)JVM實(shí)例就產(chǎn)生了，任何一個(gè)擁有public static void main(String[] args)函數(shù)的class都可以作為JVM實(shí)例運(yùn)行的起點(diǎn)
b) 運(yùn)行。main()作為該程序初始線程的起點(diǎn)，任何其他線程均由該線程啟動(dòng)。JVM內(nèi)部有兩種線程：守護(hù)線程和非守護(hù)線程，main()屬于非守護(hù)線程，守護(hù)線程通常由JVM自己使用，java程序也可以標(biāo)明自己創(chuàng)建的線程是守護(hù)線程
c) 消亡。當(dāng)程序中的所有非守護(hù)線程都終止時(shí)，JVM才退出；若安全管理器允許，程序也可以使用Runtime類或者System.exit()來(lái)退出
2. JVM執(zhí)行引擎實(shí)例則對(duì)應(yīng)了屬于用戶運(yùn)行程序的線程它是線程級(jí)別的
二、 JVM的體系結(jié)構(gòu)
1. 類裝載器（ClassLoader）（用來(lái)裝載.class文件）
2. 執(zhí)行引擎（執(zhí)行字節(jié)碼，或者執(zhí)行本地方法）
3. 運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)（方法區(qū)、堆、java棧、PC寄存器、本地方法棧）
三、 JVM類加載器
JVM整個(gè)類加載過(guò)程的步驟：
1. 裝載
裝載過(guò)程負(fù)責(zé)找到二進(jìn)制字節(jié)碼并加載至JVM中，JVM通過(guò)類名、類所在的包名通過(guò)ClassLoader來(lái)完成類的加載，同樣，也采用以上三個(gè)元素來(lái)標(biāo)識(shí)一個(gè)被加載了的類：類名+
包名+ClassLoader實(shí)例ID。
2. 鏈接
鏈接過(guò)程負(fù)責(zé)對(duì)二進(jìn)制字節(jié)碼的格式進(jìn)行校驗(yàn)、初始化裝載類中的靜態(tài)變量以及解析類中調(diào)用的接口、類。
完成校驗(yàn)后，JVM初始化類中的靜態(tài)變量，并將其值賦為默認(rèn)值。
最后對(duì)類中的所有屬性、方法進(jìn)行驗(yàn)證，以確保其需要調(diào)用的屬性、方法存在，以及具備應(yīng)的權(quán)限（例如public、private域權(quán)限等），會(huì)造成NoSuchMethodError、NoSuchFieldError等錯(cuò)誤信息。
3. 初始化
初始化過(guò)程即為執(zhí)行類中的靜態(tài)初始化代碼、構(gòu)造器代碼以及靜態(tài)屬性的初始化，在四種情況下初始化過(guò)程會(huì)被觸發(fā)執(zhí)行：
調(diào)用了new；
反射調(diào)用了類中的方法；
子類調(diào)用了初始化；
JVM啟動(dòng)過(guò)程中指定的初始化類。
JVM類加載順序：
JVM兩種類裝載器包括：啟動(dòng)類裝載器和用戶自定義類裝載器。
啟動(dòng)類裝載器是JVM實(shí)現(xiàn)的一部分；
用戶自定義類裝載器則是Java程序的一部分，必須是ClassLoader類的子類。
JVM裝載順序：
Jvm啟動(dòng)時(shí)，由Bootstrap向User-Defined方向加載類；
應(yīng)用進(jìn)行ClassLoader時(shí)，由User-Defined向Bootstrap方向查找并加載類；
1. Bootstrap ClassLoader
這是JVM的根ClassLoader，它是用C++實(shí)現(xiàn)的，JVM啟動(dòng)時(shí)初始化此ClassLoader，并由此ClassLoader完成$JAVA_HOME中jre/lib/rt.jar（Sun JDK的實(shí)現(xiàn)）中所有class文件的加載，這個(gè)jar中包含了java規(guī)范定義的所有接口以及實(shí)現(xiàn)。
2. Extension ClassLoader
JVM用此classloader來(lái)加載擴(kuò)展功能的一些jar包。
3. System ClassLoader
JVM用此classloader來(lái)加載啟動(dòng)參數(shù)中指定的Classpath中的jar包以及目錄，在Sun JDK中ClassLoader對(duì)應(yīng)的類名為AppClassLoader。
4. User-Defined ClassLoader
User-DefinedClassLoader是Java開(kāi)發(fā)人員繼承ClassLoader抽象類自行實(shí)現(xiàn)的ClassLoader，基于自定義的ClassLoader可用于加載非Classpath中的jar以及目錄。
ClassLoader抽象類的幾個(gè)關(guān)鍵方法：
（1） loadClass
此方法負(fù)責(zé)加載指定名字的類，ClassLoader的實(shí)現(xiàn)方法為先從已經(jīng)加載的類中尋找，如沒(méi)有則繼續(xù)從parent ClassLoader中尋找，如仍然沒(méi)找到，則從System ClassLoader中尋找，最后再調(diào)用findClass方法來(lái)尋找，如要改變類的加載順序，則可覆蓋此方法
（2） findLoadedClass
此方法負(fù)責(zé)從當(dāng)前ClassLoader實(shí)例對(duì)象的緩存中尋找已加載的類，調(diào)用的為native的方法。
（3） findClass
此方法直接拋出ClassNotFoundException，因此需要通過(guò)覆蓋loadClass或此方法來(lái)以自定義的方式加載相應(yīng)的類。
（4） findSystemClass
此方法負(fù)責(zé)從System ClassLoader中尋找類，如未找到，則繼續(xù)從Bootstrap ClassLoader中尋找，如仍然為找到，則返回null。
（5） defineClass
此方法負(fù)責(zé)將二進(jìn)制的字節(jié)碼轉(zhuǎn)換為Class對(duì)象
（6） resolveClass
此方法負(fù)責(zé)完成Class對(duì)象的鏈接，如已鏈接過(guò)，則會(huì)直接返回。
四、 JVM執(zhí)行引擎
在執(zhí)行方法時(shí)JVM提供了四種指令來(lái)執(zhí)行：
（1）invokestatic：調(diào)用類的static方法
（2）invokevirtual：調(diào)用對(duì)象實(shí)例的方法
（3）invokeinterface：將屬性定義為接口來(lái)進(jìn)行調(diào)用
（4）invokespecial：JVM對(duì)于初始化對(duì)象（Java構(gòu)造器的方法為： 主要的執(zhí)行技術(shù)有: 解釋，即時(shí)編譯，自適應(yīng)優(yōu)化、芯片級(jí)直接執(zhí)行 （1）解釋屬于第一代JVM， （2）即時(shí)編譯JIT屬于第二代JVM， （3）自適應(yīng)優(yōu)化（目前Sun的HotspotJVM采用這種技術(shù)）則吸取第一代JVM和第二代 JVM的經(jīng)驗(yàn)，采用兩者結(jié)合的方式 開(kāi)始對(duì)所有的代碼都采取解釋執(zhí)行的方式，并監(jiān)視代碼執(zhí)行情況，然后對(duì)那些經(jīng)常調(diào)用的方法啟動(dòng)一個(gè)后臺(tái)線程，將其編譯為本地代碼，并進(jìn)行優(yōu)化。若方法不再頻繁使用，則取消編譯過(guò)的代碼，仍對(duì)其進(jìn)行解釋執(zhí)行。 五、 JVM運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū) 第一塊：PC寄存器 PC寄存器是用于存儲(chǔ)每個(gè)線程下一步將執(zhí)行的JVM指令，如該方法為native的，則PC寄存器中不存儲(chǔ)任何信息。 第二塊：JVM棧 JVM棧是線程私有的，每個(gè)線程創(chuàng)建的同時(shí)都會(huì)創(chuàng)建JVM棧，JVM棧中存放的為當(dāng)前線程中局部基本類型的變量（java中定義的八種基本類型：boolean、char、byte、short、int、long、float、double）、部分的返回結(jié)果以及Stack Frame，非基本類型的對(duì)象在JVM棧上僅存放一個(gè)指向堆上的地址 第三塊：堆（Heap） 它是JVM用來(lái)存儲(chǔ)對(duì)象實(shí)例以及數(shù)組值的區(qū)域，可以認(rèn)為Java中所有通過(guò)new創(chuàng)建的對(duì)象的內(nèi)存都在此分配，Heap中的對(duì)象的內(nèi)存需要等待GC進(jìn)行回收。 （1） 堆是JVM中所有線程共享的，因此在其上進(jìn)行對(duì)象內(nèi)存的分配均需要進(jìn)行加鎖，這也導(dǎo)致了new對(duì)象的開(kāi)銷是比較大的 （2） Sun Hotspot JVM為了提升對(duì)象內(nèi)存分配的效率，對(duì)于所創(chuàng)建的線程都會(huì)分配一塊獨(dú)立的空間TLAB（Thread Local Allocation Buffer），其大小由JVM根據(jù)運(yùn)行的情況計(jì)算而得，在TLAB上分配對(duì)象時(shí)不需要加鎖，因此JVM在給線程的對(duì)象分配內(nèi)存時(shí)會(huì)盡量的在TLAB上分配，在這種情況下JVM中分配對(duì)象內(nèi)存的性能和C基本是一樣高效的，但如果對(duì)象過(guò)大的話則仍然是直接使用堆空間分配 （3） TLAB僅作用于新生代的Eden Space，因此在編寫Java程序時(shí)，通常多個(gè)小的對(duì)象比大的對(duì)象分配起來(lái)更加高效。 第四塊：方法區(qū)域（Method Area） （1）在Sun JDK中這塊區(qū)域?qū)?yīng)的為PermanetGeneration，又稱為持久代。 （2）方法區(qū)域存放了所加載的類的信息（名稱、修飾符等）、類中的靜態(tài)變量、類中定義為final類型的常量、類中的Field信息、類中的方法信息，當(dāng)開(kāi)發(fā)人員在程序中通過(guò)Class 對(duì)象中的getName、isInterface等方法來(lái)獲取信息時(shí)，這些數(shù)據(jù)都來(lái)源于方法區(qū)域，同時(shí)方法區(qū)域也是全局共享的，在一定的條件下它也會(huì)被GC，當(dāng)方法區(qū)域需要使用的內(nèi)存超過(guò)其允許的大小時(shí)，會(huì)拋出OutOfMemory的錯(cuò)誤信息。 第五塊：運(yùn)行時(shí)常量池（Runtime Constant Pool） 存放的為類中的固定的常量信息、方法和Field的引用信息等，其空間從方法區(qū)域中分配。 第六塊：本地方法堆棧（Native Method Stacks） JVM采用本地方法堆棧來(lái)支持native方法的執(zhí)行，此區(qū)域用于存儲(chǔ)每個(gè)native方法調(diào)用的狀態(tài)。 六、 JVM垃圾回收 GC的基本原理：將內(nèi)存中不再被使用的對(duì)象進(jìn)行回收，GC中用于回收的方法稱為收集器，由于GC需要消耗一些資源和時(shí)間，Java在對(duì)對(duì)象的生命周期特征進(jìn)行分析后，按照新生代、舊生代的方式來(lái)對(duì)對(duì)象進(jìn)行收集，以盡可能的縮短GC對(duì)應(yīng)用造成的暫停 （1）對(duì)新生代的對(duì)象的收集稱為minor GC； （2）對(duì)舊生代的對(duì)象的收集稱為Full GC； （3）程序中主動(dòng)調(diào)用System.gc()強(qiáng)制執(zhí)行的GC為Full GC。 不同的對(duì)象引用類型，GC會(huì)采用不同的方法進(jìn)行回收，JVM對(duì)象的引用分為了四種類型： （1）強(qiáng)引用：默認(rèn)情況下，對(duì)象采用的均為強(qiáng)引用（這個(gè)對(duì)象的實(shí)例沒(méi)有其他對(duì)象引用，GC時(shí)才會(huì)被回收） （2）軟引用：軟引用是Java中提供的一種比較適合于緩存場(chǎng)景的應(yīng)用（只有在內(nèi)存不夠用的情況下才會(huì)被GC） （3）弱引用：在GC時(shí)一定會(huì)被GC回收 （4）虛引用：由于虛引用只是用來(lái)得知對(duì)象是否被GC
聯(lián)系客服
