Jvm原理分析，看了都说好

1 什么是JVM?

JVM是Java Virtual Machine(Java虚拟机)的缩写，是通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。由一套字节码指令集、一组寄存器、一个栈、一个垃圾回收堆和一个存储方法域等组成。JVM屏蔽了与操作系统平台相关的信息，使得Java程序只需要生成在Java虚拟机上运行的目标代码(字节码)，就可在多种平台上不加修改的运行，这也是Java能够“一次编译，到处运行的”原因。

2 JRE、JDK和JVM的关系

JRE(Java Runtime Environment， Java运行环境)是Java平台，所有的程序都要在JRE下才能够运行。包括JVM和Java核心类库和支持文件。

JDK(Java Development Kit，Java开发工具包)是用来编译、调试Java程序的开发工具包。包括Java工具(javac/java/jdb等)和Java基础的类库(java API )。

JVM(Java Virtual Machine， Java虚拟机)是JRE的一部分。JVM主要工作是解释自己的指令集(即字节码)并映射到本地的CPU指令集和OS的系统调用。Java语言是跨平台运行的，不同的操作系统会有不同的JVM映射规则，使之与操作系统无关，完成跨平台性。

下图表示了JDK、JRE和JVM三者间的关系：

总结：使用JDK(调用JAVA API)开发JAVA程序后，通过JDK中的编译程序(javac)将Java程序编译为Java字节码，在JRE上运行这些字节码，JVM会解析并映射到真实操作系统的CPU指令集和OS的系统调用。

3 JVM原理

Java 体系结构介绍：

Class Loader(类加载器)：用于装载.class文件。

Execution Engine(执行引擎)：用于执行字节码或者本地方法。

运行时数据区：方法区、堆、java栈、pc寄存器、本地方法栈。

JVM生命周期介绍：

Java实例对应一个独立运行的Java程序(进程级别)

1.启动。启动一个Java程序，一个JVM实例就产生。拥有public static void main(String[] args)函数的class可以作为JVM实例运行的起点。

2.运行。main()作为程序初始线程的起点，任何其他线程均可由该线程启动。JVM内部有两种线程：守护线程和非守护线程，main()属于非守护线程，守护线程通常由JVM使用，程序可以指定创建的线程为守护线程。

3.消亡。当程序中的所有非守护线程都终止时，JVM才退出;若安全管理器允许，程序也可以使用Runtime类或者System.exit()来退出。

JVM执行引擎实例则对应了属于用户运行程序线程它是线程级别的。

Java类加载器：

Java加载类的过程：

1.装载(loading)：负责找到二进制字节码并加载至JVM中，JVM通过类名、类所在的包名、ClassLoader完成类的加载。因此，标识一个被加载了的类：类名 + 包名 + ClassLoader实例ID。

2.链接(linking)：负责对二进制字节码的格式进行校验、初始化装载类中的静态变量以及解析类中调用的接口。

完成校验后，JVM初始化类中的静态变量，并将其赋值为默认值。

最后对比类中的所有属性、方法进行验证，以确保要调用的属性、方法存在，以及具备访问权限(例如private、public等)，否则会造成NoSuchMethodError、NoSuchFieldError等错误信息。

3.初始化(initializing)：负责执行类中的静态初始化代码、构造器代码以及静态属性的初始化，以下四种情况初始化过程会被触发。

调用 new

反射调用了类中的方法

子类调用了初始化

JVM启动过程终止定的初始化类

JVM类加载顺序：

层级结构

1.Booststrap ClassLoader

跟ClassLoader，C++实现，JVM启动时初始化此ClassLoader，并由此完成$JAVA_HONE中jre/lib/rt.jar(Sun JDK的实现)中所有class文件的加载，这个jar中包含了java规范定义的所有接口以及实现。

2.Extension ClassLoader

JVM用此classloader来加载扩展功能的一些jar包

3.System ClassLoader

JVM用此ClassLoader来加载启动参数中指定的ClassPath中的jar包以及目录，在Sun JDK中ClassLoader对应的类名为AppClassLoader。

4.User-Defined ClassLoader

User-Defined ClassLoader是Java开发人员继承ClassLoader抽象类实现的ClassLoader，基于自定义的ClassLoader可用于加载非ClassPath中的jar以及目录。

委派模式(Delegation Mode)

当JVM加载一个类的时候，下层的加载器会将任务给上一层类加载器，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。检查之后，按照相反的顺序进行加载。如果Bootstrap加载器不到这个类，则往下委托，直到找到这个类。一个类可以被不同的类加载器加载。

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，委派只能从下到上。

不允许卸载类：类加载器可以加载一个类，但不能够卸载一个类。但是类加载器可以被创建或者删除。

JVM执行引擎

（编辑：常州站长网）

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