JAVA JVM 杂谈(一)

JVM能够跨计算机体系结构来执行Java字节码，主要是由于JVM屏蔽了与各个计算机平台先关的软件或者硬件之间的差异，使得与平台先关的耦合统一由JVM的提供者来实现。

JVM结构组成：

1.类加载器：在JVM启动时或者在类运行时将需要的class加载到JVM中。

2.执行引擎：执行引擎的任务是负责执行class文件中包含的字节码指令，相当于实际机器上的CPU。

3.内存区：将内存划分成若干个区以模拟实际机器上的存储、记录和调度功能模块，如实际机器上的各种功能的寄存器或者PC指针的记录器等。

4.本地方法调用：调用C或C++实现的本地方法代码返回结果。

一.类加载器

ClassLoader：

1.负责将Class加载到JVM中。2.审查每个类该由谁加载，它是一种父优先级等级加载机制。3.将Class字节码重新解析成JVM统一要求的格式。

JVM加载class文件到内存有两种方式

隐式加载：所谓隐式加载就是不通过在代码里调用ClassLoader来加载需要的类，而是通过JVM来自动加载需要的类到内存的方式。例如，当我们在类中继承或者引用某个类时，JVM在解析当前这个类时发现引用的类不在内存中，那么就会自动将这些类加载到内存中。

显示加载：相反的显示加载就是我们在代码中通过调用ClassLoader类来加载一个类的方式，例如，调用this.getClass.getClassLoader().loadClass()或者Class.forName();

三种ClassLoader：

1.BootstrapClassLoader:主要加载JVM自身工作需要的类，这个ClassLoader完全是JVM自己控制的，需要加载哪个类、怎么加载都是由JVM自己控制，别人也访问不到这个类，它仅仅是一个类的加载工具而已，既没有更高一级的父加载器，也没有子加载器。

2.ExtClassLoader:扩展类加载器，它会加载System.getProperty("java.ext.dirs")目录下的文件。

3.AppClassLoader:它的父类是ExtClassLoader,所有在System.getProperty("java.class.path")目录下的类都可以被这个类加载器加载，这个目录就是经常用到的classpath。

如果我们要实现自己的类加载器，不管你是直接实现抽象类ClassLoader，还是继承URLClassLoader类，或者其他子类，它的父加载器都是AppClassLoader，因为不管调用哪个父类构造器，创建的对象都必须最终调用getSystemClassLoader()作为父加载器。而getSystemClassLoader()方法获取的正是AppClassLoader。

一个ClassLoader加载class到JVM中的步骤:

第一个阶段是找到 .class文件并把这个文件包含的字节码加载到内存中。

第二个阶段又可以分为三个步骤，分别是字节码验证、Class类数据结构分析及相应的内存分配和最后的符号表的连接。

第三个阶段是类静态属性和初始化赋值，以及静态块的执行。

二.执行引擎

       执行引擎是JVM的核心部分，执行引擎的作用就是解析JVM字节码指令，得到执行结果。JVM执行引擎采用什么方式实现，由实现厂家自己决定。如SUN的hotspot是基于栈的执行引擎，而Google的Dalvik是基于寄存器的执行引擎。

三.JVM运行时数据区

      JVM虚拟机在执行Java程序的过程中会把它所管理的内存划分为若干不同的数据区域。这些区域都有各自的用途，以及创建和销毁的时间，有的区域随着虚拟机进程的启动而存在，有些区域则依赖用户线程的启动和结束而建立和销毁。

 程序计数器：它是一块较小的内存空间，它可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。程序计数器是线程私有的内存，每条线程都有一个程序计数器，这样在多线程执行线程切换回来后，才能保证恢复到正确的执行位置。如果线程正在执行的是一个JAVA方法，这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址；如果正在执行的是Native方法，则计数器值则为空。此内存区域是唯一一个在java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。

JAVA虚拟机栈：java虚拟机栈也是一个线程私有的，它的生命周期与线程相同。虚拟机栈描述的是java方法执行的内存模型：每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。在JAVA虚拟机规范中，对这个区域规定了两种异常状况：如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将会抛出StackOverflowError异常；如果虚拟机可以动态扩展，当扩展时无法申请到足够的内存，就会抛出OutOfMemoryError异常。

本地方法栈：与虚拟机栈所发挥的作用非常相似，它们之间的区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行java方法服务，而本地方法栈则为虚拟机使用到的Native方法服务。同样也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常，也是一个线程私有的。

java堆：java堆是java虚拟机所管理的内存中最大的一块，是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。所有的对象实例以及数组都要在堆上分配。（java堆是垃圾收集器管理的主要区域）。

方法区：是一个被所有线程共享的内存区域，它用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译过后的代码等数据。当方法区无法满足内存分配需求时，将抛出OutOfMemoryError异常。

       运行时常量池（方法区的一部分）：用于存放编译期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区的运行时常量池中存放。

未完待续。