四、JVM原理-4.1、JVM介绍

4.1、JVM介绍

4.1.1、如何理解Java虚拟机，它的结构是如何设计的？

答：

Java虚拟机（Java Virtual Machine，JVM）是Java语言编写的程序在运行时的执行环境。它是Java的核心组成部分，负责解释和执行Java字节码（即编译后的Java源代码）。

JVM的设计结构主要由以下几个部分组成：

1. 类加载器（Class Loader）：类加载器负责加载Java的类文件，并将其转换为可以被JVM执行的格式。类加载器根据类的名称和其他信息，从文件系统、网络或其他来源加载类，并将其存储在JVM的内存中。

2. 运行时数据区（Runtime Data Area）：运行时数据区是JVM在执行Java程序时使用的内存区域。它包括了方法区、堆、栈、程序计数器等内存区域。其中，方法区用于存储类的结构信息、常量池等，堆用于存储对象实例，栈用于存储方法的局部变量和操作数栈，程序计数器用于记录当前执行的字节码指令。

3. 执行引擎（Execution Engine）：执行引擎负责解释和执行Java字节码。它包括了解释器和即时编译器两种执行方式。解释器逐条解释执行字节码指令，而即时编译器将字节码转换为本地机器码，以提高执行效率。

4. 垃圾回收器（Garbage Collector）：垃圾回收器负责回收不再使用的内存空间。它会定期检查并回收没有被引用的对象，并释放其占用的内存。Java的垃圾回收器大大简化了开发人员对内存管理的工作。

5. 本地方法接口（Native Interface）：本地方法接口允许Java程序调用本地系统的特定功能或资源。通过本地方法接口，Java程序可以与底层操作系统和硬件进行交互。

扩展:

JVM的设计结构使得Java程序具有跨平台的特性，即一次编写、到处运行。由于JVM的存在，Java程序可以在任何支持JVM的平台上运行，而不需要对程序进行修改。同时，JVM提供了丰富的运行时环境和自动内存管理，大大简化了开发人员的工作。

4.1.2、什么是双亲委派机制？

答：

先了解一下Java的类加载机制：Java编译器将Java源文件编译成.class文件，再由JVM加载.class文件到内存中，JVM加载完成后得到一个Class字节码对象。拿到字节码对象后就可以进行实例化了。

类的加载过程需要使用加载器，JVM设计了3个加载器，分别是Bootstrap类加载器、Extension类加载器、Application类加载器，这些类加载器分别加载不同作用范围的jar包和class文件。

• Bootstrap类加载器：负责Java核心类库的加载，也就是%{JDK_HOME}\lib下的jar包等；
• Extension类加载器：负责加载%{JDK_HOME}\lib\ext目录下的jar包和class文件；
• Application类加载器：负责当前应用中的classpath下的所有jar包和文件；

除了系统提供的这些类加载器，还可以通过ClassLoader类来实现自定义加载器。

接下来说双亲委派机制，当JVM需要加载一个类时，双亲委派机制会按照一定的顺序将类加载的请求传递给父类加载器。具体过程如下：

1. 首先，Bootstrap ClassLoader加载平台的核心类库。这些类通常位于JDK的lib目录下。
2. 如果父类加载器无法加载所需类，请求将传递给扩展类加载器。
3. 如果扩展类加载器也无法加载类，请求将再次传递给应用程序类加载器。
4. 只有在应用程序类加载器无法加载类的情况下，才会由当前类加载器尝试加载类。
5. 如果所有的父类加载器都无法加载类，JVM将抛出ClassNotFoundException异常。

双亲委派机制的优势在于避免了重复加载类，确保类的唯一性和一致性。它有效地解决了类加载冲突的问题。