JVM讲解

java中的内存分析_java堆的颜色-CSDN博客

【JVM极简教程】2小时快速学会JVM，史上用时最短，效率最高！_哔哩哔哩_bilibili

一.JVM跨平台的原理

我们的开发者在不同的操作系统上都开发了相关的JVM，都可以去编译字节码。本质跟QQ,WX，BiliBili等软件是一样的，都是运行在操作系统上的软件。

二.字节码的作用是什么

2.1编译后的字节码文件是2进制，只是展示的时候为16进制展示

.class 字节码文件 = 二进制文件
我们看到的 16 进制，只是它的展示形式，不是文件本身
JVM 读取这个二进制字节码，再翻译成当前系统 CPU 能识别的机器码（二进制）

2.2字节码可以加快JVM翻译的速度

1.字节码是二进制码，交给 JVM 后，JVM 翻译速度更快。

如果直接交 .java 给 JVM，就变成跟 Python 一样的解释型语言，翻译时间变长，速度更慢！

2.兼容多钟语言，在多种环境上运行

三.整体结构

3.1整体简介

Hello.java → 编译为 Hello.class（字节码）→ 类加载子系统 加载 → 放入 运行时数据区 → 执行引擎 执行。

1. 类加载子系统

负责加载、验证、准备、解析、初始化 .class 字节码文件
把类的信息加载到方法区

2. 运行时数据区（核心内存区域）

程序计数器（PC 寄存器） ：记录当前线程执行到哪条字节码指令，线程私有
Java 方法栈：存储 Java 方法的局部变量、操作数栈、方法出口等，线程私有
本地方法栈 ：存储native本地方法的调用信息，线程私有
方法区：存储类的元数据（类结构、常量池、静态变量等），所有线程共享
堆：存储对象实例和数组，所有线程共享，是垃圾回收的主要区域

3. 执行引擎

解释器：逐行解释字节码为机器码，启动快、执行慢
JIT 编译器 ：将热点代码编译为机器码缓存，后续直接执行，提升运行效率
垃圾回收器（GC） ：自动回收堆中不再使用的对象，避免内存泄漏

4. 本地方法

调用非 Java 实现的底层native方法（如 C/C++），与操作系统交互

3.2类加载子系统的作用是什么

1. 加载（Loading）

从 Hello.class 字节码文件中，读取类的二进制数据
在内存中生成一个代表这个类的 Class 对象
把类的结构信息存入方法区

2. 链接（Linking）

链接又细分为 3 步：

① 验证（Verification）

检查 .class 文件是否符合 JVM 规范
比如：验证文件格式（是否以 cafebabe 开头）、语法合法性、类型安全等
目的：防止恶意或错误的字节码危害 JVM 安全

② 准备（Preparation）

为类中的 static 变量 分配内存，并设置默认零值
- 例：static int a = 10; → 这里先给 a 分配内存，赋值为 0，不是 10
不涉及实例变量，实例变量是在对象创建时分配到堆里的

③ 解析（Resolution）

将类、接口、字段、方法等的符号引用（比如字符串形式的类名）
替换为直接引用（内存地址指针）
让 JVM 能直接定位到目标内存位置，方便后续执行

3. 初始化（Initialization）（类加载的最后一步）

真正执行类的初始化逻辑：
- 执行 static 代码块
- 给 static 变量赋用户定义的初始值
  - 例：static int a = 10; → 这里才把 a 从 0 改成 10
这是类加载的最后一步，也是真正执行程序员写的代码的地方
根据包名类名找到方法区中的klass对象的地址

3.3类加载器的分类以及怎么工作的

1.分类

JDK提供给我们的：

BootStrapClassLoader类：

作用：加载 JRE/lib 目录下的核心类
加载什么：rt.jar（String、Integer、Thread 等 Java 核心类）
特点：没有父加载器
一句话：负责加载 Java 最核心的基础类

ExtClassLoader类:

作用：加载 JRE/lib/ext 目录下的扩展类
加载什么：Java 的扩展 API、加密、安全相关类
父加载器：BootStrapClassLoader
一句话：加载 $JAVA_HOME/jre/lib/ext下的扩展 jar 包（包括原来有的和自己手动添加进去的）

AppClassLoader类:

作用：加载 我们项目 classpath 下的类
加载什么：你写的所有 .java 编译后的类
父加载器：ExtClassLoader
一句话：加载我们自己写的代码！

不是JDK提供给我们的：

WebAppClassLoader

WebAppClassLoader 是 Tomcat 专用的类加载器，负责加载当前 Web 项目里的类和 jar 包，让多个项目之间互相隔离，互不干扰，并且打破双亲委派，优先加载自己项目的类。

先自己加载 → 加载不到才问爸爸（AppClassLoader）

为什么？因为它要优先加载 自己项目里的 jar 包，而不是用全局的！

2.双亲委派（必背！）

类加载顺序： App → Ext → BootStrap（从下往上找）

加载顺序： BootStrap → Ext → App（从上往下加载）

目的：安全！防止别人篡改 Java 核心类！

java 复制代码

// 类加载器的 loadClass 方法
public Class<?> loadClass(String name) {
    // 1. 先看有没有已经加载过
    if (已加载) return 类;

    // 2. 【关键点】无论如何，先递归问父加载器！
    if (父加载器 != null) {
        return 父加载器.loadClass(name); // ← 递归往上
    }

    // 3. 到了顶层 Bootstrap 都没有，才自己找
    return findClass(name);
}

一路递归往上
先到 Bootstrap
Bootstrap 找不到 → 递归退出
回到 Ext 找
Ext 找不到 → 回到 App 找