jvm如何加载class双亲委派内存结构对象内存布局jvm常用指令 | 一周实验室

Posted 2021-04-23 Seven的代码实验室

JVM如何加载class

加载阶段(Loading)、

连接阶段(Linking)、

初始化阶段(Initializing)

加载阶段(Loading)

加载阶段主要做3件事情：

1. 通过类全限定名获取定义此类的二进制字节流；

2. 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；

3. 在内存中生成此类的java.lang.Class对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口。

连接阶段(Linking)

Linking的过程分为三小步

• Verification是校验装进来的class文件是不是符合class文件的标准，假如你装进来的不是这个CA FE BA BE，在这个步骤就被拒绝掉了。

• Preparation是把class文件静态变量赋默认值，不是赋初始值，比如你static i = 8 ，注意这个步骤8并不是把i值赋成8，而是先赋0。

初始化阶段(Initializing)

Initlalizing意思是把静态变量赋初始值。

双亲委派机制

双亲委派是一个孩子向父亲方向，然后父亲向孩子方向的双亲委派过程。

一个class文件需要被load内存的时候是这样的

任何一个class，假如你定义了ClassLoader，这时候就先尝试去自定义的ClassLoader里面找，他内部维护着缓存，先问你有没有帮我把这个class加载进来了？如果加载进来了就不需要加载第二遍了，如果没有加载进来，那就赶紧把我加载进来。

他如果在自定义的ClassLoader缓存中没有找到的话，他并不是直接加载这个类，他会先去他的父亲Application父加载器，说爸爸你有没有把这个类加载进来了呀？这个时候Application也会去他的缓存里面找有没有这个类，如果有则返回，如果没有则委托给他的父亲Bootstrap，同理Bootstrap也会去他的缓存中找看有没有这个类，有则返回，没有则继续委托给他的父亲Extendsion去加载，这时候Extendsion说我只负责加载扩展jar包里的类，你的类我找不到，麻烦Application去加载，Application又说我只是负责加载classpath路径下的类，其他的我也找不到，然后再委托给自定义的ClassLoader去加载。

整个过程经过了一圈转了一圈，才真正把这个类加载进来，当我们能够把这个类加载进来的时候叫做成功，如果加载不进来，抛出异常ClassNotfoundException。

这就叫双亲委派。

CPU的内存结构以及Java Memory Model

CPU计算核心与内存之间有三级缓存，缓存离CPU计算核心越远容量越大、速度越慢，反之则容量越小、速度越快。

CPU计算核心与内存之间存在着三级缓存，那么这个时候就会带来数据一致性的问题，如果在单线程的环境数据一致性是没有问题的，但是在多线程环境中就很难保证数据的一致性了。为了解决这个问题，CPU引入了一个数据一致性的协议，这个协议叫MESI。

关于MESI协议更详细的描述，大家可以查看这篇文章

Java的内存模型（Java Memory Model）其实就是仿照CPU的内存结构来设计和定义的。

JMM是一种规范，目的是解决由于多线程通过共享内存进行通信时，存在的本地内存数据不一致、编译器会对代码指令重排序、处理器会对代码乱序执行等带来的问题。

Java内存模型中规定了所有的变量都存储在主内存中，每个线程有自己的工作内存（类比缓存理解），线程的工作内存中保存了该线程使用到主内存中的变量拷贝，线程对变量的所有操作（读取、赋值）都必须在工作内存中进行，而不能直接读写主内存中的变量。不同线程之间无法直接访问对方工作内存中的变量，线程间变量值的传递（通信）均需要在主内存来完成。

Java对象的内存布局

在 HotSpot虚拟机中，对象在内存中的存储布局分为三块区域：

对象头（Header）

实例数据（Instance Data）

对齐填充（Padding）

一个java对象在内存中占多少个字节呢？

• 64位系统（未开启指针压缩）：Mark Word占用8个字节 + Class Pointer占用8个字节 = 16个字节 （16已经是8的整数倍，所以不需要对齐填充）

       对象头的大小：16个字节

• 64位系统（开启指针压缩）：Mark Word 占用8个字节 + Class Pointer 占用4个字节 + 对齐填充 4个字节 = 16个字节 （空对象，所以实例数据大小为0）

        对象头的大小：12个字节

JVM常用指令

JVM 基本指令

指令	释义
iconst_1	int型常量值1进栈
bipush	将一个byte型常量值推送至栈顶
iload_1	第二个int型局部变量进栈，从0开始计数
istore_1	将栈顶int型数值存入第二个局部变量，从0开始计数
iadd	栈顶两int型数值相加，并且结果进栈
return	当前方法返回void
getstatic	获取指定类的静态域，并将其值压入栈顶
putstatic	为指定的类的静态域赋值
invokevirtual	调用实例方法
invokespecial	调用超类构造方法、实例初始化方法、私有方法
invokestatic	调用静态方法
invokeinterface	调用接口方法
new	创建一个对象，并且其引用进栈
newarray	创建一个基本类型数组，并且其引用进栈

有话想说

以上就是本周实验室的全部内容，希望每周的分享都能让大家有所收获。

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