双亲委派层级 自下而上
能
否
是
否
是
否
父
父
父
类加载请求
双亲委派模型
父加载器能否加载?
父加载器完成加载
当前加载器执行加载
验证：字节码合法性检查
准备：静态变量分配内存+默认值
解析：符号引用→直接引用
是否主动引用?
初始化：执行
类就绪（未初始化）
使用：实例化/方法调用
类可卸载?
卸载：Class对象回收
启动类加载器
扩展类加载器
应用类加载器
自定义加载器
类加载子系统是 JVM "加载代码" 的核心，内存结构（运行时数据区）是 JVM "运行代码" 的载体 ------ 前者负责把.class文件搬进 JVM，后者负责存放和执行，二者是 JVM 运行的 "左膀右臂"。
一、 类加载子系统
核心：把.class 文件变成 JVM 可执行的类
1. 核心职责
将外部.class二进制字节流加载到 JVM，经校验 / 转换 / 初始化后，生成Class对象作为访问入口，最终形成可执行的 Java 类型。
2. 类加载完整生命周期（7 阶段）
核心流程为：加载 → 验证 → 准备 → 解析 → 初始化 → 使用 → 卸载，其中前 5 阶段是类加载子系统的核心
| 阶段 | 核心工作 | 新手必记关键细节（易混点） |
|---|---|---|
| 加载 | 1. 按全限定名获取.class 字节流 2. 转成方法区运行时数据结构 3. 堆中生成Class对象（访问入口） |
✅ Class对象存在堆 ，类元数据存在方法区 / 元空间 ✅ 字节流来源：本地文件、jar、网络、动态代理等 |
| 验证 | 确保.class 文件符合 JVM 规范，无安全风险 | ✅ 4 层验证：文件格式（魔数 0xCAFEBABE）→ 元数据 → 字节码 → 符号引用 ✅ 核心目的：防止恶意字节码破坏 JVM |
| 准备 | 为静态变量分配内存 + 设置默认初始值 | ✅ 仅处理静态变量，实例变量在对象实例化时分配（堆） ✅ final 静态变量：直接赋值常量值（而非默认值） ✅ 示例：static int a=10 → 准备阶段 a=0，初始化阶段 a=10 |
| 解析 | 常量池符号引用 → 直接引用（内存地址 / 偏移量） | ✅ 符号引用：字符串描述（如 "java.lang.String"） ✅ 直接引用：指向目标的实际内存地址 |
| 初始化 | 执行类初始化方法<clinit>() |
✅ <clinit>()由编译器生成，包含静态变量赋值 + 静态代码块 ✅ 执行顺序：父类<clinit>()先于子类 ✅ 触发场景（主动引用）：new 实例、调静态方法 / 变量、反射、主类启动、子类初始化触发父类 |
| 使用 | 实例化对象、调用方法 / 字段 | - |
| 卸载 | 回收 Class 对象，释放类元数据 | ✅ 仅自定义类加载器加载的类可卸载，核心类（如 java.lang.String）不会卸载 |
📌 核心记忆口诀（类加载 5 核心阶段）：
加（加载）验（验证）准（准备）解（解析）初（初始化），
堆存 Class 元存区，静态变量先默认，final 直接赋常量。
3. 类加载器与双亲委派模型
（1）类加载器分类（4 类）
| 类加载器 | 负责加载范围 | 实现方式 | 核心特征 |
|---|---|---|---|
| 启动类加载器（Bootstrap） | JAVA_HOME/lib 下核心类库（如 rt.jar） | C++ 实现（无 Java 对应类） | 最顶层，无法通过代码直接获取 |
| 扩展类加载器（Extension） | JAVA_HOME/lib/ext 下扩展类库 | Java 实现（继承 ClassLoader） | |
| 应用类加载器（Application） | classpath 下用户自定义类 / 第三方 jar | Java 实现（默认类加载器） | |
| 自定义类加载器 | 开发者自定义路径的类（如加密.class） | 继承 ClassLoader，重写 findClass () | 灵活控制加载逻辑 |
（2）双亲委派模型（核心：向上委派，向下加载）
核心规则（3 步）
- 收到加载请求 → 先委派给父加载器，不自己加载；
- 父加载器继续向上委派，直到启动类加载器；
- 父加载器加载失败 → 子加载器才自己尝试加载。
核心优势
✅ 避免类重复加载（同一个类只会被一个加载器加载）；
✅ 防止核心类被篡改（如自定义java.lang.String无法加载，启动类加载器已加载核心版本）。
📌 双亲委派记忆口诀：
父上子下，先委后加；核心不篡，唯一不杂。
二、 JVM 内存结构（运行时数据区：类和对象的 "运行容器"）
1. 核心划分（按线程归属）
tex
JVM运行时数据区
├─ 线程共享区（所有线程共用，易出OOM）
│ ├─ 堆（Heap）：存对象实例，GC核心区域
│ └─ 方法区（Method Area）：JDK8后为元空间，存类元数据
└─ 线程私有区（每个线程独立，随线程生灭）
├─ 程序计数器：记录字节码执行地址
├─ 虚拟机栈：服务Java方法，存栈帧
└─ 本地方法栈：服务native方法（C/C++实现）2. 各区域详细说明
（1）线程私有区
| 区域 | 核心作用 | 关键特性 | 异常类型 |
|---|---|---|---|
| 程序计数器 | 记录当前线程执行的字节码指令地址 | ✅ 唯一不会 OOM 的区域 ✅ native 方法时值为 undefined | 无 |
| 虚拟机栈 | 描述 Java 方法执行，每个方法对应一个栈帧 | ✅ 栈深度由 - Xss 参数设置（默认 1M） ✅ 栈帧含：局部变量表 + 操作数栈 + 动态链接 + 返回地址 | StackOverflowError（栈太深）OutOfMemoryError（扩展失败） |
| 本地方法栈 | 服务 native 方法 | ✅ HotSpot 中与虚拟机栈合二为一 | 同虚拟机栈 |
📌 线程私有区记忆口诀：
计数器记地址，唯一无 OOM；
虚拟机栈存方法，栈帧进出控执行；
本地方法栈辅 native，异常同栈不特殊。
（2）线程共享区
① 堆（Heap）：JVM 最大内存区域
核心作用
唯一目的是存放对象实例和数组，几乎所有对象都在这里分配内存。
关键特性
✅ 线程共享，GC（垃圾回收）的主要区域（"GC 堆"）；
✅ 内存参数：-Xms（初始堆）、-Xmx（最大堆）；
✅ 分代划分（GC 优化核心）：
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堆
├─ 新生代（Young）：存新对象，GC频率高
│ ├─ Eden区（伊甸园）：新对象优先分配
│ └─ Survivor区（幸存者）：From/To区，存Eden存活对象
└─ 老年代（Old）：存新生代多次GC存活的对象，GC频率低✅ 异常：OutOfMemoryError: Java heap space（堆内存不足）。
📌 堆记忆口诀：
堆存对象和数组，GC 主要忙这块；
新生伊甸加幸存，老年代里存长寿。
② 方法区（JDK8 后为元空间）：存类的 "说明书"
核心作用
存储类元数据（版本、字段、方法）、运行时常量池、静态变量、即时编译代码缓存。
JDK7 vs JDK8 核心变化（易考点）
| 版本 | 实现方式 | 内存来源 | 限制参数 | 异常类型 |
|---|---|---|---|---|
| JDK7 及之前 | 永久代（PermGen） | JVM 堆内存 | -XX:MaxPermSize | OutOfMemoryError: PermGen space |
| JDK8 及之后 | 元空间（Metaspace） | 本地系统内存 | -XX:MaxMetaspaceSize | OutOfMemoryError: Metaspace |
📌 方法区记忆口诀：
方法区存元数据，JDK8 前叫永久；
永久代在堆里限，元空间本地无上限。
三、 类加载子系统与内存结构的关联（核心逻辑）
类加载子系统加载.class
类元数据→方法区/元空间
Class对象→堆
准备阶段
静态变量→方法区/元空间（分配内存+默认值）
初始化阶段
静态变量赋值→方法区/元空间
实例化对象
对象实例→堆
对象引用→虚拟机栈局部变量表
执行方法
创建栈帧→虚拟机栈
核心关联点
- 类加载的最终产物：类元数据存方法区 / 元空间 ，
Class对象存堆； - 静态变量：准备阶段在方法区 / 元空间分配内存，初始化阶段完成赋值；
- 对象实例：分配在堆 中，对象引用存储在虚拟机栈的局部变量表；
- 方法执行：虚拟机栈中创建栈帧，局部变量、操作数等都存于栈帧内。
总结
- 类加载核心：加验准解初5 阶段，双亲委派 "向上委派、向下加载"，核心类不被篡改；
- 内存结构核心：线程私有区（计数器无 OOM、虚拟机栈存方法），线程共享区（堆存对象、方法区存元数据）；
- 版本差异核心：JDK8 移除永久代，方法区变为元空间（使用本地内存）；
- 关联核心：类元数据存方法区，对象存堆，方法执行依赖虚拟机栈。
JVM 类加载子系统 & 内存结构 核心记忆口诀
一、 类加载子系统 记忆口诀
1. 类加载五阶段（核心流程）
口诀：加验准解初，五步按序走
解释
- 加：加载（获取字节码，生成 Class 对象）
- 验：验证（校验字节码合法性，防恶意篡改）
- 准：准备（类变量赋默认值，分配内存）
- 解：解析（符号引用转直接引用）
- 初：初始化（执行
<clinit>()，赋程序员指定值）
2. 双亲委派模型（核心规则）
口诀：父先子后找，安全防重复
解释
- 父先子后：类加载请求先委托父加载器，父加载失败子才加载
- 安全防重复：避免核心类（如
java.lang.String）被篡改，防止类重复加载 - 层级补充：启动→扩展→应用→自定义（自顶向下委托）
3. 类初始化触发场景（主动使用）
口诀：new 调静，反射用，子类初，主类跑，枚举动
解释
- new：new 关键字创建对象
- 调静：调用类的静态方法 / 非 final 静态变量
- 反射用：通过反射操作类的属性 / 方法
- 子类初：初始化子类时，父类先初始化
- 主类跑：执行 main 方法的程序入口类
- 枚举动：JDK8 + 枚举类 / 动态语言支持（MethodHandle）
4. 打破双亲委派典型场景
口诀：Tomcat 隔离，JDBC 驱动，热部署替换
解释
- Tomcat 隔离：不同 Web 应用加载同名类，需反向委派
- JDBC 驱动：启动类加载器无法加载，靠线程上下文类加载器
- 热部署替换：自定义类加载器实现类的重新加载
二、 内存结构 记忆口诀
1. JDK8 运行时数据区（区域划分）
口诀：私有三区域，共享堆与元，无一 OOM 除计数
解释
- 私有三区域：程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈（线程私有）
- 共享堆与元：堆（存对象）、元空间（存类元信息，替代永久代）
- 无一 OOM 除计数：只有程序计数器不会 OOM，其余区域均可能出现 OOM
2. 堆内存分代模型（核心设计）
口诀：堆分新老代，新生 811，Minor 勤 Major 稀
解释
- 新老代：新生代（存新生对象）+ 老年代（存存活久的对象）
- 新生 811：新生代 = Eden（8）: Survivor0（1）: Survivor1（1）
- Minor 勤 Major 稀：新生代 GC（Minor GC）频率高，老年代 GC（Major GC）频率低
3. 永久代→元空间（核心变化）
口诀：永久代退场，元空间登场；本地内存用，大小可扩容
解释
- 永久代退场：JDK8 移除永久代，解决固定大小易 OOM 问题
- 元空间登场：存储类元信息，直接使用本地内存
- 大小可扩容：通过参数
-XX:MaxMetaspaceSize限制，默认无上限
4. 虚拟机栈栈帧组成
口诀：局变操作数，动态链接址，附加信息补
解释
- 局变：局部变量表（存方法参数、局部变量）
- 操作数：操作数栈（字节码指令执行的临时数据区）
- 动态链接址：动态链接（指向常量池的方法引用）+ 方法返回地址
- 附加信息补：虚拟机实现相关的附加信息
三、 综合记忆口诀
类加载五步走，双亲委派父先求；
内存五区分私共，堆分代来 GC 优；
永久退场元空间，OOM 排查按区究。