JVM-类运行机制

运行数据区

• JVM用来存储加载的类信息、常量、静态变量、编译后的代码等数据
• 虚拟机中这是一个逻辑划分。具体实现根据不同虚拟机来实现。如oracle的HotSpot在Java7中方法区放在永久代，Java8放在元数据空间，并且通过GC机制对这个区域进行管理。

类生命周期

• 1.加载----读取二进制内容
• 2.验证----验证class文件格式规范，语义分析，引用验证，字节码验证
• 3.准备----分配内存，设置类static修饰的变量初始值
• 4.解析----类，接口，字段，类方法等解析
• 5.初始化----为静态变量赋值；执行静态代码块
• 6.使用----创建实例对象
• 7.写在----从JVM方法区中卸载

类加载器

• 类加载器负责装入类，搜索网络，jar，zip，文件夹，二进制数据，内存等指定位置的类资源。一个java程序运行，最少有三个类加载器实例，负责不同类的加载。

1.Bootstrap Class Loader ---- 核心类库加载器

• c/c++实现，无对应的java类：null
• 加载JRE_HOME/jre/lib目录，或用户配置的目录，JDK的核心类库 rt.jar...String...

2.Extension Class Loader ---- 扩展类库加载器

• ExtClassLoader的实例
• 加载JRE_HOME/jre/lib/ext目录，JDK扩展包，或用户配置的目录

3.Application Class Loader ---- 用户程序加载器

• AppClassLoader的实例
• 加载java.class.path指定的目录，用户程序class-path或者java命令运行时参数-cp...

验证

查看类对应的加载器

• 通过JDK-API查看：java.lang.Class.getClassLoader()
• 返回装载类的加载器
• 如果这个类是由BootstrapClassLoader加载的，那么这个方法在这种实现中将返回null
• demo

public class ClassLoaderView {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        //加载核心类库的Bootstrap ClassLoader
        System.out.println("核心类库加载器：" + ClassLoaderView.class.getClassLoader().loadClass("java.lang.String").getClassLoader());
        //加载扩展类库的Extension ClassLoader
        System.out.println("扩展类库加载器:" + ClassLoaderView.class.getClassLoader().loadClass("com.sun.nio.zipfs.ZipCoder").getClassLoader());
        //加载应用程序的Application ClassLoader
        System.out.println("应用程序的加载器：" + ClassLoaderView.class.getClassLoader());
        //双亲委派模型 Parents Delegation Model
        System.out.println("应用程序库加载器的父类" + ClassLoaderView.class.getClassLoader().getParent());
        System.out.println("应用程序库加载器的父类的父类" + ClassLoaderView.class.getClassLoader().getParent().getParent());
        //    核心类库加载器：null
        //    扩展类库加载器:sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@3fee733d
        //    应用程序的加载器：sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
        //    应用程序库加载器的父类sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@3fee733d
        //    应用程序库加载器的父类的父类null
    }
}

JVM如何知道我们的类在何方

• 如何知道？
  • class存在在不同的位置，桌面jar，项目bin目录，target目录等
• 查看openjdk源码：sum.misc.Luncher.AppClassLoader
• 结论：读取java.class.path配置，指定去哪些地址加载类资源
• 验证过程：利用jps，jcmd两个命令
  • 1.jps查看本机java进程
  • 2.查看运行时配置：jcmd 进程号VM.system_properties

类会不会重复加载

• 类的唯一性：同一个类加载器，类名一样，代表是同一个类。
• 识别方式：ClassLoader + Instance id + PackageName + ClassName
• 验证方式：使用类加载器，对同一个class类的不同版本，进行多次加载，检查是否加载到最新的代码
• 结论：
  • 当使用同一个类加载器加载同一个类的时候，不会重复加载
  • 当使用不同类加载器加载同一个类的时候，会重复加载，也是热加载的实现。

public class LoaderTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        URL classURL = new URL("file:" + LoaderTest.class.getClassLoader().getResource("").getFile());
        URLClassLoader loader = new URLClassLoader(new URL[]{classURL});
        while(true){
            Class clazz = loader.loadClass("com.jjc.mypratice.javase.jvm.classloader.HelloService");
            System.out.println("HelloService所使用的类加载器：" + clazz.getClassLoader());
            Object newInstance = clazz.newInstance();
            Object value = clazz.getMethod("test").invoke(newInstance);
            System.out.println("调用getValue获取的返回值为" + value);
            //每3秒执行一次
            Thread.sleep(3000L);
            System.out.println();
        }
    }
}
public class HelloService {
    public static String value = getValue();

    static{
        System.out.println("######static block");
    }

    private static String getValue(){
        System.out.println("######static method");
        return "test";
    }

    public void test(){
        System.out.println("hello2333" + value);
    }
}

类的卸载

• 类什么时候会被卸载？
  • 1.该Class的所有实例已经被GC
  • 2.加载该类的ClassLoader的实例已经被GC
• 验证方式：jvm启动中增加 -verbose:class 参数，输出类的加载和卸载信息

双亲委派模型

• 为了避免重复加载，由下到上逐级委托，右上到下逐级查找。
• 首先不会自己去尝试加载类，而是把这个请求委派给父加载器去完成；每一个层次的加载器都是如此，因此所有的类加载请求都会传递给上层的启动类加载器。
• 只有当父加载器反馈自己无法完成该加载请求（该加载器的搜索范围中没有找到对应的类）时，子加载器才会尝试自己去加载。
• 注：类加载器之间不存在父类子类的关系,"双亲"是翻译，可以理解为逻辑定义的上下级关系