java自從問世以來，一直號稱一處編譯，處處運(yùn)行。那么java的底層的是什么樣的呢？我們所熟知的JDK(Java Development Kit)其實(shí)是一個(gè)很大的東西，包含了JRE(Java Runtime Environment)，Java 語言以及一些工具集。
一、 Java 類的加載過程
（一）、裝載(Load)
裝載(Loading) 是類加載的一個(gè)階段，需要Java 虛擬機(jī)來完成以下過程
1). 通過一個(gè)類將一個(gè)類的二進(jìn)制文件字節(jié)流讀取進(jìn)JVM中。
2). 將這些二進(jìn)制文件字節(jié)流裝載進(jìn)運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)中。
3). 在Java 堆中生成一個(gè)代表這個(gè)java 類的對象，并把它作為方法區(qū)的數(shù)據(jù)的入口。
（二）、鏈接(Link)
1).驗(yàn)證(Verify)
加載完成后，JVM就會(huì)去驗(yàn)證Class文件的格式，保證Class文件中包含的數(shù)據(jù)格式符合JVM的要求，且不會(huì)對JVM的自身安全造成影響。
如果您打開過class的二進(jìn)制文件就會(huì)知道前面4字節(jié)是cafe babe ，那這個(gè)又代表什么呢？通過下面官方提供的對照表可以知道，前面四個(gè)字節(jié)就是表明這個(gè)是一個(gè)標(biāo)識類的文件格式，U4 代表的是4字節(jié)，U2代表是2字節(jié)，按照這個(gè)對照表可以知道class二進(jìn)制文件中包含了類的主版本、次版本、方法、常量池等信息
加載過程中就會(huì)涉及到j(luò)ava加載機(jī)制-雙親委派機(jī)制
①. 類加載器收到加載請求；
②. 不會(huì)直接去加載，而是委托給其父類加載器去加載 ，直到Bootstrap加載器去加載；
③. 如果父類加載器無法加載則讓其子類加載器去加載；
④. 重復(fù)③，直到加載完成。
這樣做的一個(gè)好處就是可以避免一個(gè)類在JVM中多次加載，也可以避免JVM自身的類被修改，保證JVM的自身安全。
主要的JVM加載器
Bootstrap Class Loader ： 主要加載 %JAVA_HOME%/jre/lib下java自帶的jar包；
Extension Class Loader : 主要加載 %JAVA_HOME%/jre/lib/ext下的jar包或者-Djava.ext.dirs指定目錄下的jar包
Application Class Loader : 主要加載 classpath指定的jar包以及-Djava.class.path指定目錄下的jar包
Custom Class Loader ： 是java.lang.ClassLoader的子類自定義的加載類，通常加載自定義的類
2). 準(zhǔn)備(Prepare)
接下來就是準(zhǔn)備階段了，這一過程主要是為類的變量分配內(nèi)存并設(shè)置默認(rèn)值，這些內(nèi)存都是在方法區(qū)中分配的。這里只會(huì)分配final、static關(guān)鍵字修飾的變量，非這些關(guān)鍵字修飾的變量會(huì)在虛擬機(jī)棧中分配。
3). 解析(Resolve)
解析主要是將類中的符號引用變?yōu)橹苯右茫@里涉及類或接口的解析，字段的解析、類方法的解析、接口方法的解析。符號引用就是以一組符號的形式表示出一些特定的信息;直接引用就是就是將這些信息轉(zhuǎn)化為內(nèi)存地址或一個(gè)偏移量
（三）、初始化（Initialize）
類或接口的初始化包括執(zhí)行類或接口的初始化方法。Java虛擬機(jī)是多線程的，所以類或接口的初始化需要同步，因?yàn)槠渌恍┚€程可能同時(shí)嘗試初始化同一個(gè)類或接口。還可能遞歸地請求類或接口的初始化，作為該類或接口初始化的一部分。Java虛擬機(jī)的實(shí)現(xiàn)負(fù)責(zé)通過以下過程來處理同步和遞歸初始化。它假定Class對象已經(jīng)進(jìn)行了驗(yàn)證和準(zhǔn)備，而且Class對象包含的狀態(tài)指示了以下四種情況之一：
- 對這個(gè)Class對象進(jìn)行了驗(yàn)證和準(zhǔn)備，但沒有初始化。
- 這個(gè)Class對象是由某個(gè)特定線程初始化的。
- 這個(gè)Class對象已經(jīng)完全初始化，可以使用了。
- 這個(gè)Class對象處于錯(cuò)誤狀態(tài)，可能是因?yàn)槌跏蓟瘒L試失敗。
二、JVM 內(nèi)存模型
JVM內(nèi)存模型就是在符合現(xiàn)有內(nèi)存模式的基礎(chǔ)上屏蔽了各種硬件和和操作系統(tǒng)的訪問差異的，保證了Java程序在各種平臺下對內(nèi)存的訪問都能保證效果一致的機(jī)制及規(guī)范，其主要的運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)處理相關(guān)差異。JVM定義了許多在程序運(yùn)行時(shí)的運(yùn)行數(shù)據(jù)區(qū)。一些數(shù)據(jù)區(qū)在隨著JVM生命周期活動(dòng)，即與JVM的啟動(dòng)停止一致。另一些則和線程的生命周期相同，與線程同生共死。
(一)、 方法區(qū)(Method Area)
方法區(qū)是在JVM中是所有線程所共享的，它存儲每個(gè)類的結(jié)構(gòu)，例如運(yùn)行時(shí)常量池、字段和方法數(shù)據(jù)，以及方法和構(gòu)造函數(shù)的代碼，包括類和實(shí)例初始化和接口初始化中使用的特殊方法。它是隨著JVM的啟動(dòng)而啟動(dòng)的，在邏輯上方法區(qū)是屬于堆的一部分，在JVM的規(guī)范中并沒有強(qiáng)制性的要求方法區(qū)進(jìn)行垃圾回收，而且方法區(qū)的大小可以固定也可以對其進(jìn)行擴(kuò)展，并沒有要求方法區(qū)的內(nèi)存空間是連續(xù)的，但是在方法區(qū)內(nèi)存不夠的時(shí)候會(huì)OutOfMemoryError
(二)、堆(Heap)
堆與方法區(qū)一樣是所有線程所共享的，也是隨著JVM的啟動(dòng)而啟動(dòng)，它是為所有類實(shí)例或數(shù)組分配內(nèi)存的運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)域。該區(qū)域中的對象的堆存儲由垃圾回收機(jī)制回收。堆可以是固定大小的，也可以根據(jù)計(jì)算的要求進(jìn)行擴(kuò)展，如果沒有必要使用更大的堆，則可以縮小。堆的內(nèi)存同樣不需要是連續(xù)的。但是在堆內(nèi)存不夠的時(shí)候會(huì)OutOfMemoryError
(三)、虛擬機(jī)棧(Java Virtual Machine Stacks)
虛擬機(jī)棧是每個(gè)線程獨(dú)有的，隨著線程的創(chuàng)建而存在，線程結(jié)束而死亡。它存儲的是局部變量表、操作數(shù)棧、動(dòng)態(tài)鏈接和方法的出口等信息。但是在虛擬機(jī)棧內(nèi)存不夠的時(shí)候會(huì)OutOfMemoryError，在線程運(yùn)行中需要更大的虛擬機(jī)棧時(shí)會(huì)出現(xiàn)StackOverFlowError.
(四)、本地方法棧(Native Method Stacks)
本地方法棧允許java程序調(diào)用底層封裝的C語言編寫的方法實(shí)現(xiàn)，如果在線程需要使用本地方法棧的時(shí)候，JVM會(huì)為每個(gè)線程創(chuàng)建一個(gè)。與虛擬機(jī)棧一樣在一些情況下會(huì)出現(xiàn)OutOfMemoryError或者StackOverFlowError
(五)、程序計(jì)數(shù)器(Program Counter Register)
由于JVM可以并發(fā)執(zhí)行線程，因此會(huì)存在線程之間的切換，而這個(gè)時(shí)候就程序計(jì)數(shù)器會(huì)記錄下當(dāng)前程序執(zhí)行到的位置，以便在其他線程執(zhí)行完畢后，恢復(fù)現(xiàn)場繼續(xù)執(zhí)行。JVM會(huì)為每個(gè)線程分配一個(gè)程序計(jì)數(shù)器，與線程的生命周期相同。
(六) 運(yùn)行時(shí)常量池(Runtime Constant Pool )
運(yùn)行時(shí)常量池是類文件中常量池表的運(yùn)行時(shí)形式，它包含編譯時(shí)已知的常量信息、必須在運(yùn)行時(shí)解析的方法和字段引用等信息。
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