JVM的類加載過程以及雙親委派模型詳解

更新時(shí)間：2019年06月19日 09:46:30 作者：clawhub

這篇文章主要介紹了JVM的類加載過程以及雙親委派模型詳解,類加載器就是根據(jù)指定全限定名稱將 class 文件加載到 JVM 內(nèi)存，然后再轉(zhuǎn)化為 class 對(duì)象。,需要的朋友可以參考下

jvm 的主要組成部分

類加載器（ClassLoader）
運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)（Runtime Data Area）
執(zhí)行引擎（Execution Engine）
本地庫接口（Native Interface）

jvm 運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的組成

方法區(qū)：

①方法區(qū)主要用來存儲(chǔ)已被虛擬機(jī)加載的類信息（構(gòu)造器，接口定義）、常量、靜態(tài)變量和運(yùn)行時(shí)常量池等數(shù)據(jù)。

②該區(qū)域是被線程共享的。

③方法區(qū)里有一個(gè)運(yùn)行時(shí)常量池，用于存放靜態(tài)編譯產(chǎn)生的字面量和符號(hào)引用。該常量池具有動(dòng)態(tài)性，也就是說常量并不一定是編譯時(shí)確定，運(yùn)行時(shí)生成的常量也會(huì)存在這個(gè)常量池中。

虛擬機(jī)棧:

虛擬機(jī)棧也叫棧內(nèi)存，主管Java程序的運(yùn)行，是在線程創(chuàng)建時(shí)創(chuàng)建，它的生命期是跟隨線程的生命期，線程結(jié)束棧內(nèi)存也就釋放，對(duì)于棧來說不存在垃圾回收問題，只要線程一結(jié)束該棧就Over，生命周期和線程一致，是線程私有的。

8種基本類型的變量+對(duì)象的引用變量+實(shí)例方法都是在函數(shù)的棧內(nèi)存中分配。

①每個(gè)方法在執(zhí)行的時(shí)候都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)棧幀，用于存儲(chǔ)局部變量表、操作數(shù)棧、動(dòng)態(tài)鏈接和方法出口等信息。

②虛擬機(jī)棧是線程私有的，它的生命周期與線程相同。

③局部變量表里存儲(chǔ)的是基本數(shù)據(jù)類型、returnAddress類型（指向一條字節(jié)碼指令的地址）和對(duì)象引用，這個(gè)對(duì)象引用有可能是指向?qū)ο笃鹗嫉刂返囊粋€(gè)指針，也有可能是代表對(duì)象的句柄或者與對(duì)象相關(guān)聯(lián)的位置。4.局部變量所需的內(nèi)存空間在編譯器間確定。

④操作數(shù)棧的作用主要用來存儲(chǔ)運(yùn)算結(jié)果以及運(yùn)算的操作數(shù)，它不同于局部變量表通過索引來訪問，而是壓棧和出棧的方式

⑤每個(gè)棧幀都包含一個(gè)指向運(yùn)行時(shí)常量池中該棧幀所屬方法的引用，持有這個(gè)引用是為了支持方法調(diào)用過程中的動(dòng)態(tài)連接.動(dòng)態(tài)鏈接就是將常量池中的符號(hào)引用在運(yùn)行期轉(zhuǎn)化為直接引用。

本地方法棧

本地方法棧和虛擬機(jī)棧類似，只不過本地方法棧為Native方法服務(wù)。

堆

java堆是所有線程所共享的一塊內(nèi)存，在虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建，幾乎所有的對(duì)象實(shí)例都在這里創(chuàng)建，因此該區(qū)域經(jīng)常發(fā)生垃圾回收操作。

程序計(jì)數(shù)器

內(nèi)存空間小，字節(jié)碼解釋器工作時(shí)通過改變這個(gè)計(jì)數(shù)值可以選取下一條需要執(zhí)行的字節(jié)碼指令，分支、循環(huán)、跳轉(zhuǎn)、異常處理和線程恢復(fù)等功能都需要依賴這個(gè)計(jì)數(shù)器完成。該內(nèi)存區(qū)域是唯一一個(gè)java虛擬機(jī)規(guī)范沒有規(guī)定任何OOM（程序申請(qǐng)內(nèi)存過大，虛擬機(jī)無法滿足我們，然后自殺了）情況的區(qū)域。

程序在虛擬機(jī)中的執(zhí)行過程

首先是類加載器來加載class文件得到Class模板，放到方法區(qū)中（類的信息（構(gòu)造器，接口定義）、常量、靜態(tài)變量和運(yùn)行時(shí)常量池等數(shù)據(jù)），根據(jù)class模板來實(shí)例化對(duì)象的時(shí)候，會(huì)把對(duì)象放在堆中（可以提一下堆分代，垃圾回收策略，垃圾回收算法，內(nèi)存泄漏原因），根據(jù)對(duì)象調(diào)用方法時(shí)，會(huì)將方法壓到棧中（8種基本類型的變量+對(duì)象的引用變量+實(shí)例方法），native方法會(huì)被壓入到本地方法棧中，由jvm向操作系統(tǒng)發(fā)送指令，由執(zhí)行引擎解釋命令發(fā)送給操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)會(huì)調(diào)用本地方法接口，用本地方法庫，執(zhí)行本地方法。棧中的方法按照后進(jìn)先出的順序出棧，由程序計(jì)數(shù)器來指向下一個(gè)出棧的方法，棧中沒有垃圾回收，他們隨著線程的執(zhí)行完畢被釋放。

類加載的雙親委派模型

在介紹雙親委派模型之前先說下類加載器。對(duì)于任意一個(gè)類，都需要由加載它的類加載器和這個(gè)類本身一同確立在 JVM 中的唯一性，每一個(gè)類加載器，都有一個(gè)獨(dú)立的類名稱空間。類加載器就是根據(jù)指定全限定名稱將 class 文件加載到 JVM 內(nèi)存，然后再轉(zhuǎn)化為 class 對(duì)象。

類加載器分類：

啟動(dòng)類加載器（Bootstrap ClassLoader），是虛擬機(jī)自身的一部分，用來加載Java_HOME/lib/目錄中的，或者被 -Xbootclasspath 參數(shù)所指定的路徑中并且被虛擬機(jī)識(shí)別的類庫；

擴(kuò)展類加載器（Extension ClassLoader）：負(fù)責(zé)加載<java_home style="box-sizing: border-box; -webkit-tap-highlight-color: transparent; text-size-adjust: none; -webkit-font-smoothing: antialiased; outline: 0px !important;">\lib\ext目錄或Java. ext. dirs系統(tǒng)變量指定的路徑中的所有類庫；</java_home>

應(yīng)用程序類加載器（Application ClassLoader）。負(fù)責(zé)加載用戶類路徑（classpath）上的指定類庫，我們可以直接使用這個(gè)類加載器。一般情況，如果我們沒有自定義類加載器默認(rèn)就是用這個(gè)加載器。

自定義類加載器

他們之間如圖所示是自上向下的關(guān)系。

如果一個(gè)類加載器收到了類加載的請(qǐng)求，它首先不會(huì)自己去加載這個(gè)類，而是把這個(gè)請(qǐng)求委派給父類加載器去完成，每一層的類加載器都是如此，這樣所有的加載請(qǐng)求都會(huì)被傳送到頂層的啟動(dòng)類加載器中，只有當(dāng)父加載無法完成加載請(qǐng)求（它的搜索范圍中沒找到所需的類）時(shí)，再從上向下讓子加載器嘗試去加載類。

那么我們?nèi)绾稳ヲ?yàn)證這一說法呢？

我們寫一個(gè)簡單地小程序：

然后編譯這個(gè)java文件，生成class文件。

我們把這個(gè)文件放在啟動(dòng)類加載器可以加載到的地方新建目錄classes：D:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\classes
然后將程序的修改：

再次編譯，并將生成的classes文件放在擴(kuò)展類啟動(dòng)器可以加載到的地方新建文件夾classes：D:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\ext\classes
最后，我們再次修改

生成的class文件就放在當(dāng)前目錄下。
那么當(dāng)我們執(zhí)行這個(gè)class文件的時(shí)候出現(xiàn)的結(jié)果是什么呢？

這說明，并沒有加載我們當(dāng)前目錄下的class文件，而是用了啟動(dòng)類加載器掃描范圍內(nèi)的那個(gè)文件。
進(jìn)一步驗(yàn)證，我們刪掉D:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\classes下的文件
再次運(yùn)行結(jié)果：