JVM體系結(jié)構(gòu)

ClassLoader

將Class加載到內(nèi)存

結(jié)構(gòu)

• BootstrapClassLoader：加載Java核心庫(kù)（JAVA_HOME/jre/lib），唯一一個(gè)使用本地代碼編寫的加載器
• ExtensionClassLoader：加載擴(kuò)展庫(kù)（JAVA_HOME/jre/lib/ext和系統(tǒng)參數(shù)java.ext.dirs指定的目錄），它的父加載器是null（因?yàn)锽ootstrapClassLoader是使用C++實(shí)現(xiàn)的，沒有對(duì)應(yīng)的java類）
• SystemClassLoader：加載應(yīng)用類的類文件（Classpath下的類文件）
• UserDefineClassLoader：加載用戶定義的類文件，可以從網(wǎng)絡(luò)或者數(shù)據(jù)庫(kù)中加載類文件，實(shí)現(xiàn)類文件加密解密，動(dòng)態(tài)地創(chuàng)建符合應(yīng)用特殊需要的定制化類等

ClassLoader.png

雙親委派機(jī)制

加載器在接收到加載類的請(qǐng)求時(shí)，首先檢查自己的緩存，確認(rèn)類是否已被加載，如果沒有加載，則將請(qǐng)求委托給父加載器，依次遞歸，如果父加載器完成加載，則成功返回，否則才自己去加載

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException
{
  // 檢查類是否已被加載
  Class c = findLoadedClass(name);
  if (c == null) {                
    try {
      if (parent != null) {
        // 委托父類去加載
        c = parent.loadClass(name, false);
      } else {
        // parent為空，代表父類是BootstrapClassLoader
        c = findBootstrapClassOrNull(name);
      }
    } catch (ClassNotFoundException e) {
      // ClassNotFoundException thrown if class not found
      // from the non-null parent class loader
    }

    if (c == null) {
      // 父類沒有加載，才自己去加載
      c = findClass(name);
    }
  }

  if (resolve) {
    resolveClass(c);
  }
  return c;
}

意義：避免重復(fù)加載，避免安全因素（如果不采用這種機(jī)制，那么系統(tǒng)核心的類就可以被隨意替換）

** 不同類加載器加載的類不是相同類型：在Java中，一個(gè)類的全名（包名+類名）作為其標(biāo)識(shí)，但在JVM中，一個(gè)類用其全名+類加載器作為唯一標(biāo)識(shí)，不同類加載器加載的類置于不同的命名空間中**

線程上下文類加載器

雙親委派模式不能解決全部的加載問題。
Java提供了很多服務(wù)提供者接口（Service Provider Interface，SPI），常見的有JDBC、JNDI、JAXP等。這些SPI接口由Java核心庫(kù)提供（通過BootstrapClassLoader加載），而它們的實(shí)現(xiàn)由第三方庫(kù)提供（通過SystemClassLoader加載）。但很多時(shí)候，SPI接口需要加載具體的實(shí)現(xiàn)類，如 JAXP 中的javax.xml.parsers.DocumentBuilderFactory類中的newInstance()方法用來生成一個(gè)新的DocumentBuilderFactory的實(shí)例。這里的實(shí)例的真正的類是繼承自 javax.xml.parsers.DocumentBuilderFactory，由 SPI 的實(shí)現(xiàn)所提供的。如在 Apache Xerces 中，實(shí)現(xiàn)的類是 org.apache.xerces.jaxp.DocumentBuilderFactoryImpl。問題是BootstrapClassLoader是無(wú)法找到 SPI 的實(shí)現(xiàn)類的，因?yàn)樗患虞d Java 的核心庫(kù)。它也不能代理給SystemClassLoader，因?yàn)樗荢ystemClassLoader的祖先類。

而線程上下文類加載器就是解決這個(gè)問題，如果不做任何的設(shè)置，Java的線程的上下文類加載器默認(rèn)就是SystemClassLoader。在SPI接口的代碼中使用線程上下文類加載器，就可以成功的加載到SPI實(shí)現(xiàn)的類。

使用線程上下文加載器，要注意保證多個(gè)需要通信的線程間的類加載器應(yīng)該是同一個(gè)，防止因?yàn)椴煌念惣虞d器導(dǎo)致類型轉(zhuǎn)換異常(ClassCastException)。

運(yùn)行時(shí)區(qū)域

運(yùn)行時(shí)區(qū)域

Method Area

已加載的類信息（類結(jié)構(gòu)、方法、字段、靜態(tài)變量）
常量池：字符串、整形（-127-128）
一般稱為Permanent Generation

線程執(zhí)行

每個(gè)線程都有一個(gè)PC Register、JVM Stack、Native Method Stack
PC Register：下一條要執(zhí)行的指令的地址
JVM Stack：包含一系列的Stack Frame，每次方法調(diào)用都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)Frame并壓棧，每個(gè)棧幀都對(duì)應(yīng)一個(gè)被調(diào)用的方法（使用遞歸容易讓棧溢出，通過-Xss設(shè)置棧大?。?。同時(shí)那些方法內(nèi)的局部變量，也是在這里創(chuàng)建

Stack Frame

Heap

Heap

例子

public class Test {
  public static void main(String[] args) {
    public Test2 t2 = new Test2(); 
    //JVM將Test2類信息加載到方法區(qū),new Test2()實(shí)例保存在堆區(qū),Test2引用保存在棧區(qū)
  }
}

參考

http://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se7/jvms7.pdf
http://blog.csdn.net/zhoudaxia/article/details/35897057
http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-classloader/