JVM从零开始（一）-JVM的类加载、内存区域

1、前言

自从入行以来，一直没有深刻学习过JVM，虽然看过好些书、博客也有一点了解，但都不是专门讲JVM的，因此对JVM停留在浅显的了解上，没有深刻了解过，一直想深刻学习，不过想学的东西太多了，这就致使JVM成了本身的短板，前些日子在网上看到了救火大队长的《从零开始带你成为JVM实战高手》专栏正在更新中，决定借此机会好好深刻学习一下，顺便把学习心得结合之前学习的知识记录下来，加深本身的理解。

2、JVM加载类的过程

• 加载，加载为按需加载，主线程须要用到一个类才开始加载一个类。
• 验证，简而言之就是校验class内容是否符合指定规范
• 准备，为类变量分配内存空间，并初始默认值。
• 初始化，执行类的初始化代码（静态代码块，静态赋值代码），注：初始化会检验父类是否初始化，没有则必须先初始化父类。
• 使用
• 卸载

3、类加载器

种类

• 启动类加载器-Bootstrap ClassLoader，用于加载Java核心类库-java安装目录下的lib目录下的class。
• 扩展类加载器-Extension ClassLoader，用于加载java下的一些扩展类库-java安装目录lib\ext下的class。
• 应用程序类加载器-Application ClassLoader，加载项目ClassPath下所的class。
• 自定义类加载器，本身定义的类加载器

双亲委派机制

意思就是即优先让父ClassLoader去加载。缘由是避免重复加载，保证应用的classPath下的Class对象在内存中的惟一性。

层次图

tomcat破坏双亲委派

tomcat做为java编码的web容器，自己也是在jvm中运行，怎么让基于tomcat容器的各个web应用正常运行，使得各个web应用包含的应用的class不会乱套，必须破坏双亲委派机制，为每个web应用的class都用不一样的类加载器去加载。

• tomcat的类加载器层次图

其中：

common、catalina、shared负责加载tomcat本身的核心类库，webApp加载web应用的class（隔离web应用引用的三方类库），jsp加载器加载JSP(每一个JSP文件都对应一个Jsp类加载器，jsp加载器支持热加载，即Jsp只要修改，就从新加载一次覆盖原来的jsp)。

经过tomcat的类加载机制，能够达成如下目标：

• tomcat支持各个web引用中不一样版本的三方类库相互隔离。
• 同一个第三方类库的相同版本在不一样web应用能够共享。
• tomcat自身依赖的类库须要与应用依赖的类库隔离 。
• jsp须要支持修改后不用重启tomcat便可生效 为了上面类加载隔离和类更新不用重启，定制开发各类的类加载器。

自定义类加载器的做用

• 实际中，能够从Web服务器、数据库或缓存服务器获取bytes数组，这就不是系统类加载器能作到的了。
• 能够从不一样的路径中获取同一个类的不一样class对象，能够实现隔离，一个复杂的程序，内部可能按模块组织，不一样模块可能使用同一个类，但使用的是不一样版本，若是使用同一个类加载器，它们是没法共存的，不一样模块使用不一样的类加载器就能够实现隔离，Tomcat使用它隔离不一样的Web应用，OSGI使用它隔离不一样模块。
• 能够实现热部署。使用同一个ClassLoader，类只会被加载一次，加载后，即便class文件已经变了，再次加载，获得的也仍是原来的Class对象，而使用自定义类加载器，则能够先建立一个新的ClassLoader，再用它加载Class，获得的Class对象就是新的，从而实现动态更新。

4、JVM内存区域划分

方法区（1.8以后叫metaspace-元数据空间）

存放类的元数据信息，能够理解为反射获取的Class对象的哪些信息。

程序计数器

• 记录当前执行的class文件中字节码指令的位置
• 与线程是一对一的关系，每一个线程都会有本身的一个程序计数器

栈

一个程序计数器对应一个线程、一个线程对应一个栈、一个栈由一个个栈帧组成，一个方法对应一个栈帧，栈帧包含局部变量表、操做数栈、动态连接、方法出口（至关于结束方法时须要跳转的位置）。栈帧在调用方法的时候进栈，方法结束的时候出栈。

堆

• 存放对象数据（上述栈中只存在对象的引用（即堆内存中对象的地址）或基本数据类型的值）
• 全部线程共享
• 当引用变量地址数据出栈时，堆中的内存释放由JVM控制回收

其余内存区域

• 执行native方法会有线程对应的本地方法栈。
• NIO中ByteBuffer类方法：allocateDirect（int capacity）-堆外分配内存空间返回DirectBuffer，经过DirectBuffer的Api能够操做堆外内存。

图示

4、小结

这篇文章是JVM总结的第一篇博客，可能会以为有点Low，不过写这篇博客也是想从零开始学习总结一番，就这样吧。 文中大部份内容来、图片（我也本身画过，可是太丑了，就不贴了）来源于救火大队长的《从零开始带你成为JVM实战高手》专栏文章所学笔记心得，地址在下面，有兴趣的朋友能够去看看（是收费专栏，不过较便宜）。