JVM的体系结构
方法区,堆,栈,本地方法栈,PC寄存器,程序计数器
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JVM分为三个主要子系统
- 类加载器子系统
- 运行时数据区
- 执行引擎
.java->=》class file=》类加载器=》运行时数据区
方法区 Method Area、堆heap=》产生垃圾=》JVM调优
Java栈Stack、本地方法栈Native Method Stack、程序计数器=>不会有垃圾
类加载器及双亲委派机制
类加载器是通过类的全限定名(或者说绝对路径)来找到一个class文件的。
Java的动态类加载功能是由类加载器子系统处理。当它在运行时(不是编译时)首次引用一个类时,它加载、链接并初始化该类文件。
- Class Car->Class Loader 加载 初始化->Car.class 类模板->new出多个car实例,car1,car2
- Class<? extends Car> cclass = car1.getClass() 返回Car类的具体类模板
- ClassLoader classLoader = cclass.getClassLoader();
JVM中ClassLoader的类型
1.CustomClassLoader 自定义加载器=》 属于应用程序根据自身需要自定义的ClassLoader,如tomcat、jboss都会根据j2ee规范自行实现。
2.AppClassLoader 应用程序(系统类)加载器 =》 负责加载环境变量classpath或系统属性java.class.path指定的类库。java中自己写的类都是由应用程序类加载器加载的。
3.ExtClassLoader 扩展类加载器 =》 负责加载java平台中扩展功能的一些jar包。包括$JAVA_HOME中jre/lib/ext目录下的jar包
4.BootstrapClassLoader 启动类加载器 =》 负责加载$JAVA_HOME中jre/lib/rt.jar里所有的class类加载,核心的类库(java.lang.*)等
类加载器的顺序
1)当一个Hello.class这样的文件要被加载时。不考虑我们自定义类加载器,首先会在AppClassLoader中检查是否加载过,如果有那就无需再加载了。如果没有,那么会拿到父加载器,然后调用父加载器的loadClass方法。父类中同理也会先检查自己是否已经加载过,如果没有再往上。注意这个类似递归的过程,直到到达Bootstrap classLoader之前,都是在检查是否加载过,并不会选择自己去加载。 2)直到BootstrapClassLoader,已经没有父加载器了,这时候开始考虑自己是否能加载了,如果自己无法加载,会下沉到子加载器去加载,一直到最底层,如果没有任何加载器能加载,就会抛出ClassNotFoundException。 3)Bootstrap Loader(启动类加载器)是最顶级的类加载器了,其父加载器为null。
双亲委派机制的好处
保证核心.class
不能被篡改。由于我们定义的String类本应用系统类加载器,但它并不会自己先加载,而是把这个请求委托给父类的加载器去执行,到了扩展类加载器发现String类不归自己管,再委托给父类加载器(引导类加载器),这时发现是java.lang包,这事就归引导类加载器管,所以加载的是 JDK 自带的 String 类。
Native、方法区
native:
// 带了native关键字的,会进入本地方法栈,调用本地方法接口。扩展了java应用,混合了不同的编程语言,供java调用。本地方法栈专门用来登记native方法。
private native void start();
程序计数器(指令计数器):
JVM的多线程是通过CPU时间片轮转算法来实现的。当被挂起的线程重新获取到时间片的时候,它要想从被挂起的地方继续执行,就必须知道它上次执行到哪个位置,在JVM中,通过程序计数器来记录某个线程的字节码执行位置。因此,程序计数器是具备线程隔离的特性,也就是说,每个线程工作时都有属于自己的独立计数器。程序计数器是线程私有的。
方法区
每个JVM只有一个方法区,它是一个共享的资源。包括static静态变量,final常量,类级别数据(构造方法,接口定义),运行时的常量池。
我们知道构造方法是类的,那么也就是构造出来了一个类的实例,我们通常把写的类Class叫着模板,所以构造出来的就是它的一个对象,它可以用来对其初始化,但最主要的还是构造出这个东西。
栈:
每个线程都有一个私有的Java虚拟机栈,每个方法对应一个栈帧,而每个方法从调用开始到执行结束的过程,对应这线程的Java虚拟机栈中一个栈帧的入栈与出栈!
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所有的局部变量将在栈内存中创建。
栈区是线程安全的,因为它不是一个共享资源。
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栈帧被分为三个子实体:
操作数栈 – 先入后出栈,临时存储运行时数据。
局部变量表 – 数组结构,包含多少个与方法相关的参数,局部变量,部分中间数据将被存储在这里。
动态连接 – 存放栈帧所属方法的引用和方法内部的一些对其他引用。
返回地址 – 方法返回时需要在栈帧中保存的一些信息。
为什么main()先执行,最后结束=》方法压栈
栈内存主管程序的运行,生命周期和线程同步
线程结束,栈内存也就释放,对于栈来说,不存在垃圾回收问题
栈中存放:8大基本类型+对象的引用+方法栈
程序正在执行的方法一定在栈的顶部
栈运行原理:栈帧
死循环引发栈满了:StackOverflowError
栈中的引用-》堆中对象具体实例 ,堆中的常量-》方法区中的常量池