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JVM合集

article 2025/1/10 11:36:01

序言：

1.什么是JVM？

JVM就是将javac编译后的.class字节码文件翻译为操作系统能执行的机器指令
翻译过程：
- 前端编译：生成.class文件就是前端编译
- 后端编译：通过jvm解释（或即时编译或AOT）执行
.class文件时跨平台的，jvm并不是跨平台的
通过javap进行反编译

2.java文件是怎么变成.class文件的？

属于前端编译

3..class文件解读

采用16进制
magic、版本号、常量池（包括字面量、符号引用、接口、字段、方法等）、字段表集合、方法表集合
符号引用就是类信息、修饰符、名称等

4.类加载机制（JVM的类加载子系统）

所谓的类加载机制就是将class文件加载进内存，并对数据进行校验，转换解析和初始化，使得JVM可以直接使用。
如何加载进内存？
- 常见的从本地系统加载
- 动态代理
- 从jar包加载
类加载过程
- 装载：
  - 通过类全限定名获取类的二进制字节流！这个过程可以做拦截增强
  - 将字节流代表的静态存储结构转换为方法区的运行时数据结构
  - 在堆中生成java.lang.class对象，作为对方法区中这些数据的访问入口（defineClass方法生成）
- 链接
  - 验证：格式验证、字节码验证：跳转验证、符号引用验证、元数据验证：语法。-Xverify:none 取消验证。穿插在整个过程中
  - 准备：为静态变量赋值，初始化成默认值。
    - 这里不包含final修饰的static，final修饰的static都在编译的时候就分配了
    - 不会为实例变量分配初始化，类变量在方法区中，实例变量随着对象在堆中（即在实例构造器方法中进行的）
  - 解析
    - 将符号引用（名称、描述符、全限定名啥的）转换成直接引用，直接指向目标的指针（方法区里的指向）
    - 对解析结果进行缓存
- 初始化
  - 对比于准备阶段，这里是通过指定主观计划去初始化变量和其他资源。有点懒加载的味道，需要使用的时候才加载
  - 对类变量设置初始值的两种方式：
    - 直接声明
    - static代码块
  - 步骤
    - 先装载和链接本类
    - 然后初始化父类
    - 初始化自己
  - 什么时候加载（初始化）：（主动引用）
    - 创建实例；final在调用构造方法前就要弄好
    - 使用静态变量或者静态方法的时候
    - 调用子类父类也会初始化；
    - 标明启动类的类，或者像object和class类启动时候就加载了
    - 反射的时候
  - （被动引用）
    - 定义类数组不会初始化
    - 使用父类的静态变量，不会初始化
    - 使用static final不会初始化
- 卸载：
  - 用完之后就卸载回收
  - 所有实例被回收，classloader被gc回收，class对象没有被任何地方引用

5.类加载器

类加载器：
- 就是读取字节码，转换成java.lang.class类的一个实例的代码模块
- 一个类在同一个类加载器中具有唯一性，不同类加载器是允许同名类存在的，类加载器不同，就不会是同一个类。
- 分类：
  - Bootstrap classloader：负责java_home的所有class，核心类库
  - Platform classloader：负责一些扩展的包
  - Application classloader：classpath中指定的包
  - custom classloader：根据程序自定义类加载器
- 为什么要分层？
  - 如果自己编写了一个String类，如果只有一个的话无法判定究竟要加载哪个。所以分层对信任级别进行划分
  - 即使打破了双亲委派也不能重写String，defineClass限制了限定类名不能以java开头，除非自己将二进制流转换成class对象
- 三个特性：
  - 全盘负责：
    - 当一个类加载器加载某个class的时候，该class所依赖的和引用其他的class都由该类加载器负责载入。除非显式使用另一个类加载器
  - 父类委托（双亲委派）：
    - 首先传入类的全限定名
    - 为什么：实现带有优先级的层次关系
    - 从app层依次往上找是否加载过，然后又从上往下看谁能加载，最后还没有就抛异常。
    - 可以重写loadclass打破双亲委派
    - 打破：
      - SPI，JDK提供了一套接口，定义实现类，在META-INF/services中注册实现类的相关信息，比如JDBC的DriverManager
      - OSGI：热部署、热替换
      - 如果怕打破可以重写findclass方法
  - 缓存机制：
    - 加载过的class文件在内存中（方法区）缓存
    - 每一个类加载器都有自己的缓存
  - 打破父类委托：
```
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;

public class CustomClassLoader extends ClassLoader {
    
    public CustomClassLoader(ClassLoader parent) {
        super(par
```