Java核心：类加载和JVM内存的分配

Posted 2020-08-22 Hmake

 

类的加载：

　　指的是将class文件的二进制数据读入到运行时数据区（JVM在内存中划分的）

中，并在方法区内创建一个class对象。

类加载器：

　　负责加载编译后的class文件（字节码文件）到JVM（Java虚拟机）当中。

而类加载器主要分为以下几种：

1.Bootstrap class loader （引导类加载器）

　　负责加载Java核心类库。在jre\lib目录下，包括rt.jar（Java基础类库），这些

都是Java的核心类库。而且这个加载器是由C语言编写的，所以在Java程序中是获取

不到的。

2.Extension class loader（扩展类加载器）

　　负责加载Java平台下扩展功能的jar包，这些jar包在jre\lib\ext目录下。这个加载

器由Java语言编写的。

3.System class loader（系统类加载器）

　　负责加载classpath目录下的所有类库，classpath目录下的class文件一般

是我们自己写的java文件编译后的。而这个加载器是由Java语言写的。

 

这些类加载器协同起来完成整个类的加载过程，因此这些类的加载模式基于

”双亲委托模型“。

 

”双亲委托模型“：

　　程序运行后，编译器把Java文件编译成class文件后，首先负责加载的是

系统类加载器，但它不会马上加载，而是将此任务移送给它的父类加载器扩展

类加载器加载，扩展类加载器也是将此任务移送给引导类加载器加载。

　　class文件到了引导类加载器那，它先判断能不能加载这个类，如果能，就

加载；不能，移送给其子加载器，以此类推。最终我们编写的class都会配置在

classpath环境中，所以，这个类加载任务还是由系统类加载器完成。如果系统

类加载器都不能加载，就抛出ClassNotFoundException。

 

当一个class加载到JVM中，类加载阶段已经完成。接下来JVM分配内存，对整个

class文件（文件里面都是二进制的汇编命令）进行内容解析（JVM对二进制的命

令逐行解析，交由CPU执行）。

 

内存分配：

　　JVM运行起来时就给内存划分空间，这块空间就称为运行时数据区。

运行时数据区被划分为以下几块内容：

1.栈：

　　每一个线程运行起来的时候就会对应一个栈（线程栈），栈中存放的数据被当前

线程所独享（不会产生资源共享情况，所以线程是安全的）。而栈当中存放的是栈帧，

当线程调用方法时，就是形成一个栈帧，并将这个栈帧进行压栈操作。方法执行完后，

进行出栈操作。这个栈帧里面包括（局部变量，操作数栈，指向当前方法对应类的常

量池引用，方法返回地址等信息）。

2.本地方法栈：

　　本地方法栈的机制和栈的相似，区别在于，栈运行的是Java实现的方法，而本地

方法栈运行的是本地方法。本地方法指的是JVM需要调用非Java语言所实现的方法，

例如C语言。在JVM规范中，没有强化性要求实现方一定要划分出本地方法栈（例如：

HotSpot虚拟机将本地方法栈和栈合二为一）和具体实现（不同的操作系统，对JVM

规范的具体实现都不一样）。

3.程序计数器：

　　程序计数器也可以称为PC寄存器（通俗讲就是  指令缓存）。它主要用于缓存当前

程序下一条指令的指令地址，CPU根据这个地址找到将要执行的指令。这个寄存器是JVM

内部实现的，不是物理概念上的计数器，不过和JVM的实现逻辑一样。

4.堆：

　　堆内存主要存放创建的对象和数组。堆内存在JVM中是唯一的，能被多个线程所共享。

堆里面的每一个对象都存放着实例的实例变量。

　　当在方法中定义了局部变量，如果这个变量是基本数据类型，那么这个变量的值就直接

存放在栈中；如果这个变量是引用数据类型，那么变量值就存放在堆内存中，而栈中存放的是

指向堆中的引用地址。

5.方法区：

　　方法区在JVM也是一个非常重要的一块内存区域，和堆一样，可以被多个线程多共享。

主要存放每一个加载class的信息。class信息主要包含魔数（确定是否是一个class文件），常量

池，访问标志（当前的类是普通类还是接口，是否是抽象类，是否被public修饰，是否使用了final

修饰等描述信息......），字段表集合信息（使用什么访问修饰符，是实例变量还是静态变量，是否

使用了final修饰等描述信息.....），方法表集合信息（使用什么访问修饰符，是否静态方法，是否

使用了final修饰，是否使用了synchronized修饰，是否是native方法......）等内容。当一个类加

载器加载了一个类的时候，会根据这个class文件创建一个class对象，class对象就包含了上述的信息。

后续要创建这个类的实例，都根据这个class对象创建出来的。

6.常量池：

　　常量池是方法区中的一部分，存放class对象中最重要的资源。JVM为每一个class对象都维护一个

常量池。它主要存储两种类型的常量：

1.字面常量：

　　字面常量通常就是在Java中定义的字面量值。例如：int = 1，中的 1，String s = "hello"，这个

hello就是字面量。或者使用final修饰的常量值。

2.符号引用：

　　符号引用主要包括类和接口的完整类名，属性的名称和描述符，方法名和描述符等。

 

 

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