echart实例数据 本地加载_JVM 类加载概述
來源：SegmentFault 思否社區(qū)
作者：又壞又迷人
JVM簡介
JVM是Java Virtual Machine(Java虛擬機)的縮寫，JVM是一種用于計算設備的規(guī)范，它是一個虛構出來的計算機，是通過在實際的計算機上仿真模擬各種計算機功能來實現(xiàn)的。Java虛擬機包括一套字節(jié)碼指令集、一組寄存器、一個棧、一個垃圾回收堆和一個存儲方法域。JVM屏蔽了與具體操作系統(tǒng)平臺相關的信息，使Java程序只需生成在Java虛擬機上運行的目標代碼(字節(jié)碼),就可以在多種平臺上不加修改地運行。JVM在執(zhí)行字節(jié)碼時，實際上最終還是把字節(jié)碼解釋成具體平臺上的機器指令執(zhí)行。
Java語言的一個非常重要的特點就是與平臺的無關性。而使用Java虛擬機是實現(xiàn)這一特點的關鍵。一般的高級語言如果要在不同的平臺上運行，至少需要編譯成不同的目標代碼。而引入Java語言虛擬機后，Java語言在不同平臺上運行時不需要重新編譯。Java語言使用Java虛擬機屏蔽了與具體平臺相關的信息，使得Java語言編譯程序只需生成在Java虛擬機上運行的目標代碼(字節(jié)碼)，就可以在多種平臺上不加修改地運行。Java虛擬機在執(zhí)行字節(jié)碼時，把字節(jié)碼解釋成具體平臺上的機器指令執(zhí)行。這就是Java的能夠“一次編譯，到處運行”的原因。
內存結構概述
類加載子系統(tǒng)(Class Loader)
類加載器分為：自定義類加載器 < 系統(tǒng)類加載器 < 擴展類加載器 < 引導類加載器
類加載過程分為：加載、鏈接、驗證、初始化。
程序計數(shù)器(Program Counter Register)
是一塊較小的內存空間，可以看作是當前線程所執(zhí)行字節(jié)碼的行號指示器，指向下一個將要執(zhí)行的指令代碼，由執(zhí)行引擎來讀取下一條指令。
虛擬機棧 (Stack Area)
棧是線程私有,棧幀是棧的元素。每個方法在執(zhí)行時都會創(chuàng)建一個棧幀。棧幀中存儲了局部變量表、操作數(shù)棧、動態(tài)連接和方法出口等信息。每個方法從調用到運行結束的過程，就對應著一個棧幀在棧中壓棧到出棧的過程。
本地方法棧 (Native Method Area)
JVM 中的棧包括 Java 虛擬機棧和本地方法棧，兩者的區(qū)別就是，Java 虛擬機棧為 JVM 執(zhí)行 Java 方法服務，本地方法棧則為 JVM 使用到的 Native 方法服務。
堆 (Heap Area)
堆是Java虛擬機所管理的內存中最大的一塊存儲區(qū)域。堆內存被所有線程共享。主要存放使用new關鍵字創(chuàng)建的對象。所有對象實例以及數(shù)組都要在堆上分配。垃圾收集器就是根據(jù)GC算法，收集堆上對象所占用的內存空間。
Java堆分為年輕代(Young Generation)和老年代(Old Generation)；年輕代又分為伊甸園(Eden)和幸存區(qū)(Survivor區(qū))；幸存區(qū)又分為From Survivor空間和 To Survivor空間。
方法區(qū)(Method Area)
方法區(qū)同 Java 堆一樣是被所有線程共享的區(qū)間，用于存儲已被虛擬機加載的類信息、常量、靜態(tài)變量、即時編譯器編譯后的代碼。更具體的說，靜態(tài)變量+常量+類信息(版本、方法、字段等)+運行時常量池存在方法區(qū)中。常量池是方法區(qū)的一部分。
JDK 8 使用元空間 MetaSpace 代替方法區(qū)，元空間并不在JVM中，而是在本地內存中
類加載過程概述
類加載器子系統(tǒng)負責從文件系統(tǒng)或者網(wǎng)絡中在家Class文件，class文件在文件開頭又特定的文件標識。
ClassLoader只負責class文件的加載，至于它是否可以運行，則由ExecutionEngine決定。
加載類的信息存放于一塊被稱為方法區(qū)的內存空間。除了類的信息外，方法區(qū)中還會存放運行時常量池信息，可能還包括字符串字面量和數(shù)字常量(這部分常量信息是Class文件中常量池部分的內存映射)
類加載器ClassLoader角色
類加載過程概述
類的加載過程大致分為三個階段：加載，鏈接，初始化。
類的加載過程一：加載(Loading)
類的加載過程二：鏈接(Linking)
驗證(Verify)
準備(Prepare)
準備階段是進行內存分配。為類變量也就是類中由static修飾的變量分配內存，并且設置初始值，這里要注意，初始值是默認初始值0、null、0.0、false等，而不是代碼中設置的具體值，代碼中設置的值是在初始化階段完成的。另外這里也不包含用final修飾的靜態(tài)變量，因為final在編譯的時候就會分配了。這里不會為實例變量分配初始化，類變量會分配在方法區(qū)中，而實例對象會隨著對象一起分配到Java堆中。
public class HelloApp { private static int a = 1; // 準備階段為0，而不是1 public static void main(String[] args) { System.out.println(a); }}解析(Resolve)
解析主要是解析字段、接口、方法。主要是將常量池中的符號引用替換為直接引用的過程。直接引用就是直接指向目標的指針、相對偏移量等。
類的加載過程三：初始化(initialization)
需要注意，如果沒有定義靜態(tài)變量或靜態(tài)代碼塊的話則沒有()
案例如下：
public class HelloApp { static { code = 20; } private static int code = 10; //第一步：在準備階段初始化了code默認值為0。 //第二步：根據(jù)類執(zhí)行順序先執(zhí)行靜態(tài)代碼塊，賦值為20. //第三步：最后賦值為10，輸出結果為10. public static void main(String[] args) { System.out.println(code); // 10 }}通過字節(jié)碼文件可以很清楚的看到結果：
0 bipush 20 2 putstatic #3 5 bipush 10 7 putstatic #3 10 return先被賦值為20，然后改為10。
類加載器概述
JVM支持兩種類型的類加載器，分別為引導類加載器(Bootstrap ClassLoader)?和?自定義類加載器(User-Defined ClassLoader)
從概念上講，自定義類加載器一般指的是程序中由開發(fā)人員自定義的一類類加載器，但是Java虛擬機是將所有派生于抽象類ClassLoader的類加載器都劃分為自定義類加載器
無論怎么劃分，在程序中最常見的類加載器始終只有三個：
系統(tǒng)類加載器(System Class Loader) < 擴展類加載器(Extension Class Loader) < 引導類加載器(Bootstrap Class Loader)
它們之間的關系不是繼承關系，而是level關系。
系統(tǒng)類加載器和擴展類加載器間接或直接繼承ClassLoader。劃線分為兩大類。
public class HelloApp { public static void main(String[] args) { //獲取系統(tǒng)類加載器 ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader(); System.out.println(systemClassLoader);//sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2 //獲取其上層：擴展類加載器 ClassLoader extClassLoader = systemClassLoader.getParent(); System.out.println(extClassLoader);//sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@60e53b93 //獲取其上層：獲取不到引導類加載器 ClassLoader bootStrapLoader = extClassLoader.getParent(); System.out.println(bootStrapLoader);//null //我們自己定義的類是由什么類加載器加載的:使用系統(tǒng)類加載器 ClassLoader classLoader = HelloApp.class.getClassLoader(); System.out.println(classLoader);//sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2 //看看String是由什么類加載器加載的：使用引導類加載器 ClassLoader classLoaderString = String.class.getClassLoader(); System.out.println(classLoaderString);//null }}引導類加載器(Bootstrap ClassLoader)
擴展類加載器(Extension ClassLoader)
系統(tǒng)類加載器(System ClassLoader)
為什么需要用戶自定義類加載器？
- 隔離加載類
- 修改類加載的方式
- 擴展加載源
- 防止源碼泄露
用戶自定義類加載器實現(xiàn)步驟
關于ClassLoader
ClassLoader是一個抽象類，系統(tǒng)類加載器和擴展類加載器間接或直接繼承ClassLoader。
常用方法如下：
雙親委派機制
Java虛擬機對class文件采用的是按需加載的方式，也就是說需要使用該類的時候才會將它的class文件加載到內存生成class對象。
當某個類加載器需要加載某個.class文件時，它首先把這個任務委托給他的上級類加載器，遞歸這個操作，如果上級的類加載器沒有加載，自己才會去加載這個類。
工作原理
比如我們現(xiàn)在在自己項目中創(chuàng)建一個包名java.lang下創(chuàng)建一個String類。
package java.lang;public class String { static { System.out.println("我是自己創(chuàng)建的String"); }}public class HelloApp { public static void main(String[] args) { String s = new String(); }}執(zhí)行之后并不會輸出我們的語句，因為我們的String類加載器一開始由系統(tǒng)類加載器一級一級往上委托，最終交給引導類加載器，引導類加載器一看是java.lang包下的，ok，我來執(zhí)行，最終執(zhí)行的并不是我們自己創(chuàng)建String類，保證了核心api無法被纂改，避免類的重復加載。
package java.lang;public class String { static { System.out.println("我是自己創(chuàng)建的String"); } public static void main(String[] args) { System.out.println("Hello World !!!"); }}如果我們想運行如上代碼，我們會得到如下錯誤：
錯誤: 在類 java.lang.String 中找不到 main 方法, 請將 main 方法定義為: public static void main(String[] args)否則 JavaFX 應用程序類必須擴展javafx.application.Application因為我們知道在核心api String類中是沒有main方法的，所以我們可以確定加載的并不是我們自己創(chuàng)建的String類。
在JVM中表示兩個Class對象是否為同一個類存在的必要條件：
- 類的完整類名必須一致，包括包名。
- 加載這個類的ClassLoader也必須相同。
順便說一句，我們包名如果為java.lang則會報錯。
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總結
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