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JVM从零开始(一)-JVM的类加载、内存区域

一、前言

自从入行以来,一直没有深入学习过JVM,虽然看过好些书、博客多少有些了解,但都不是专门讲JVM的,所以对JVM停留在浅显的了解上,没有深入了解过,一直想深入学习,不过想学的东西太多了,这就导致JVM成了自己的短板,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入学习一下,顺便把学习心得结合以前学习的知识记录下来,加深自己的理解。

二、JVM加载类的过程

  • 加载,加载为按需加载,主线程需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

三、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,自己定义的类加载器

双亲委派机制

意思就是即优先让父ClassLoader去加载。原因是避免重复加载,保证一个特定classPath下的Class对象在内存中的唯一性。

层次图

tomcat破坏双亲委派

tomcat作为java编码的web容器,本身也是在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,为每一个web应用的class都用不同的类加载器去加载。

  • tomcat的类加载器层次图

其中:

common、catalina、shared负责加载tomcat自己的核心类库,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,就重新加载一次覆盖原来的jsp)。

通过tomcat的类加载机制,可以达成以下目标:

  • tomcat支持各个web引用中不同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同web应用可以共享。
  • tomcat自身依赖的类库需要与应用依赖的类库隔离 。
  • jsp需要支持修改后不用重启tomcat即可生效 为了上面类加载隔离和类更新不用重启,定制开发各种的类加载器。

自定义类加载器的作用

  • 实际中,可以从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做到的了。
  • 可以从不同的路径中获取同一个类的不同class对象,可以实现隔离,一个复杂的程序,内部可能按模块组织,不同模块可能使用同一个类,但使用的是不同版本,如果使用同一个类加载器,它们是无法共存的,不同模块使用不同的类加载器就可以实现隔离,Tomcat使用它隔离不同的Web应用,OSGI使用它隔离不同模块。
  • 可以实现热部署。使用同一个ClassLoader,类只会被加载一次,加载后,即使class文件已经变了,再次加载,得到的也还是原来的Class对象,而使用自定义类加载器,则可以先创建一个新的ClassLoader,再用它加载Class,得到的Class对象就是新的,从而实现动态更新。

四、JVM内存区域划分

方法区(1.8之后叫metaspace-元数据空间)

存放类的元数据信息,可以理解为反射获取的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,每个线程都会有自己的一个程序计数器

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、操作数栈、动态链接、方法出口(相当于结束方法时需要跳转的位置)。栈帧在调用方法的时候进栈,方法结束的时候出栈。

  • 存放引用类型的局部变量指向的对象的地址
  • 所有线程共享
  • 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

其他内存区域

  • 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,通过DirectBuffer的Api可以操作堆外内存。

图示

四、小结

这篇文章是JVM总结的第一篇博客,可能会觉得有点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。 文中大部分内容来、图片(我也自己画过,但是太丑了,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,有兴趣的朋友可以去看看(是收费专栏,不过较便宜)。

本文由【陈年之后是青葱】发布于开源中国,原文链接:https://my.oschina.net/u/4101481/blog/3100092

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