好程序員Java學(xué)習(xí)路線分享JVM類加載機(jī)制，JVM相關(guān)概念

成都創(chuàng)新互聯(lián)為企業(yè)級(jí)客戶提高一站式互聯(lián)網(wǎng)+設(shè)計(jì)服務(wù)，主要包括成都網(wǎng)站建設(shè)、成都網(wǎng)站制作、重慶APP軟件開發(fā)、重慶小程序開發(fā)公司、宣傳片制作、LOGO設(shè)計(jì)等，幫助客戶快速提升營(yíng)銷能力和企業(yè)形象，創(chuàng)新互聯(lián)各部門都有經(jīng)驗(yàn)豐富的經(jīng)驗(yàn)，可以確保每一個(gè)作品的質(zhì)量和創(chuàng)作周期，同時(shí)每年都有很多新員工加入，為我們帶來(lái)大量新的創(chuàng)意。 

• jdk<br>
  jdk（Java Development Kit）Java開發(fā)包，是Java開發(fā)人員用于編譯和調(diào)試程序的一套程序的集合。
• jre<br>
  jre（Java Runtime Evironment）Java運(yùn)行時(shí)環(huán)境，是運(yùn)行Java程序的平臺(tái)，所有的Java程序必須在這個(gè)平臺(tái)中才能執(zhí)行。

• jvm<br>
  jvm（Java Virtual Machine）Java虛擬機(jī)，是用代碼虛擬出來(lái)的計(jì)算機(jī)，模擬執(zhí)行計(jì)算機(jī)的各項(xiàng)功能，它有自己的硬件架構(gòu)，如：處理器、堆棧、寄存器等，還有自己的一套指令系統(tǒng)，在不同的操作系統(tǒng)上都可以安裝JVM，從而實(shí)現(xiàn)Java程序在不同的操作系統(tǒng)上都能執(zhí)行，JVM就是為實(shí)現(xiàn)Java的跨平臺(tái)特性。
  JVM加載類的過(guò)程
  我們執(zhí)行Java程序開發(fā)出來(lái)后，需要先編譯再執(zhí)行，JVM就負(fù)責(zé)加載類的過(guò)程。<br>
  類加載的過(guò)程分為：

  1. 加載
  2. 驗(yàn)證
  3. 準(zhǔn)備
  4. 解析
  5. 初始化
     類加載的具體過(guò)程
     下面詳細(xì)介紹下這幾個(gè)過(guò)程：
  6. 加載<br>
     在加載類的過(guò)程要完成：
  7. 根據(jù)類的全名限定符，獲取class二進(jìn)制流，這個(gè)流可以從磁盤上的class、jar文件獲得，也可以從網(wǎng)絡(luò)中獲得。
  8. 將類的靜態(tài)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為方法區(qū)的運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)
  9. 在內(nèi)存的堆中生成對(duì)應(yīng)的java.lang.Class對(duì)象，作為方法區(qū)的入口
  10. 驗(yàn)證<br>
      加載類完成后，就進(jìn)入了驗(yàn)證過(guò)程，這個(gè)過(guò)程保證了前面生成的Class對(duì)象中的信息，不會(huì)危害JVM的安全。<br>
      需要驗(yàn)證的方面有：
  11. 文件格式驗(yàn)證，是要驗(yàn)證字節(jié)流是否符合Class文件格式的規(guī)范，并且能被當(dāng)前版本的虛擬機(jī)處理。如驗(yàn)證魔數(shù)是否0xCAFEBABE；主、次版本號(hào)是否正在當(dāng)前虛擬機(jī)處理范圍之內(nèi)；常量池的常量中是否有不被支持的常量類型等等，該驗(yàn)證階段的主要目的是保證輸入的字節(jié)流能正確地解析并存儲(chǔ)于方法區(qū)中，經(jīng)過(guò)這個(gè)階段的驗(yàn)證后，字節(jié)流才會(huì)進(jìn)入內(nèi)存的方法區(qū)中存儲(chǔ)，所以后面的三個(gè)驗(yàn)證階段都是基于方法區(qū)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行的。
  12. 元數(shù)據(jù)驗(yàn)證，是對(duì)字節(jié)碼描述的信息進(jìn)行語(yǔ)義分析，以保證其描述的信息符合Java語(yǔ)言規(guī)范的要求。可能包括的驗(yàn)證如：這個(gè)類是否有父類；這個(gè)類的父類是否繼承了不允許被繼承的類；如果這個(gè)類不是抽象類，是否實(shí)現(xiàn)了其父類或接口中要求實(shí)現(xiàn)的所有方法。
  13. 字節(jié)碼驗(yàn)證，主要工作是進(jìn)行數(shù)據(jù)流和控制流分析，保證被校驗(yàn)類的方法在運(yùn)行時(shí)不會(huì)做出危害虛擬機(jī)安全的行為。如果一個(gè)類方法體的字節(jié)碼沒有通過(guò)字節(jié)碼驗(yàn)證，那肯定是有問(wèn)題的；但如果一個(gè)方法體通過(guò)了字節(jié)碼驗(yàn)證，也不能說(shuō)明其一定就是安全的。
  14. 符號(hào)引用驗(yàn)證，發(fā)生在虛擬機(jī)將符號(hào)引用轉(zhuǎn)化為直接引用的時(shí)候，這個(gè)轉(zhuǎn)化動(dòng)作將在“解析階段”中發(fā)生。驗(yàn)證符號(hào)引用中通過(guò)字符串描述的權(quán)限定名是否能找到對(duì)應(yīng)的類；在指定類中是否存在符合方法字段的描述符及簡(jiǎn)單名稱所描述的方法和字段；符號(hào)引用中的類、字段和方法的訪問(wèn)性(private、protected、public、default)是否可被當(dāng)前類訪問(wèn)。
  15. 準(zhǔn)備<br>
      準(zhǔn)備階段會(huì)在方法區(qū)中為類的靜態(tài)變量分配內(nèi)存，并賦給默認(rèn)值。

      public static int count = 100;

      如：上面的count變量在準(zhǔn)備階段會(huì)賦值為0，在初始化時(shí)再賦值為100;

  16. 解析<br>
      解析階段是虛擬機(jī)將常量池內(nèi)的符號(hào)引用替換為直接引用的過(guò)程。
      • 符號(hào)引用（Symbolic Reference）<br>
        符號(hào)引用以一組符號(hào)來(lái)描述所引用的目標(biāo)，符號(hào)可以是任何形式的字面量，只要使用時(shí)能無(wú)歧義地定位到目標(biāo)即可。符號(hào)引用與虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)的內(nèi)存布局無(wú)關(guān)，引用的目標(biāo)并不一定已經(jīng)加載到內(nèi)存中。
      • 直接引用（Direct Reference）<br>
        直接引用可以是直接指向目標(biāo)的指針、相對(duì)偏移量或是一個(gè)能間接定位到目標(biāo)的句柄。直接引用是與虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)的內(nèi)存布局相關(guān)的，如果有了直接引用，那么引用的目標(biāo)必定已經(jīng)在內(nèi)存中存在。
  17. 初始化<br>
      類初始化是類加載過(guò)程的最后一步，前面的類加載過(guò)程，除了在加載階段用戶應(yīng)用程序可以通過(guò)自定義類加載器參與之外，其余動(dòng)作完全由虛擬機(jī)主導(dǎo)和控制。到了初始化階段，才真正開始執(zhí)行類中定義的Java程序代碼。<br>
      初始化階段是執(zhí)行類構(gòu)造器<clinit>()方法的過(guò)程。<clinit>()方法是由編譯器自動(dòng)收集類中的所有類變量的賦值動(dòng)作和靜態(tài)語(yǔ)句塊(static{}塊)中的語(yǔ)句合并產(chǎn)生的。
      那么何時(shí)執(zhí)行初始化呢？
  18. 創(chuàng)建類的實(shí)例
  19. 訪問(wèn)類的靜態(tài)變量(除常量外，final修飾的)
      原因:常量一種特殊的變量，因?yàn)榫幾g器把他們當(dāng)作值而不是屬性來(lái)對(duì)待。
  20. 訪問(wèn)類的靜態(tài)方法
  21. 反射如(Class.forName("com.test.Person"))
  22. 當(dāng)初始化一個(gè)類時(shí)，發(fā)現(xiàn)其父類還未初始化，則先調(diào)用父類的初始化

  23. 虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)，定義了main()方法的那個(gè)類先初始化
      代碼案例
      了解了類的加載機(jī)制，我們來(lái)看一道面試題：

      public class MySingleton {
      private static MySingleton singleton = new MySingleton();
      public static int count1 = 0;
      public static int count2;
      
      private MySingleton(){
              count1++;
              count2++;
      }
      
      public static MySingleton getInstance(){
              return singleton;
      }
      
      public static void main(String[] args) {
              MySingleton singleton = MySingleton.getInstance();
              System.out.println("count1-->"+MySingleton.count1);
              System.out.println("count2-->"+MySingleton.count2);
      }
      }
      上面的結(jié)果，大多數(shù)同學(xué)可能認(rèn)為兩個(gè)靜態(tài)變量都是1，結(jié)果比較意外：

      count1-->0
      count2-->1

      這是為什么呢？下面我們來(lái)分析下：

  24. 首先我們知道在類的準(zhǔn)備階段會(huì)為靜態(tài)變量賦默認(rèn)值：<br>
      singleton = null;
      count1 = 0;
      count2 = 0;
  25. 當(dāng)調(diào)用類的靜態(tài)方法getInstance后，引發(fā)類的初始化，先執(zhí)行new MySingleton() 調(diào)用構(gòu)造方法，這時(shí)：<br>
      count1 = 1;
      count2 = 1;
  26. 繼續(xù)初始化，為變量賦值，count1賦值為0，count2沒有賦值就保留值1，結(jié)果就是:<br>
      count1 = 0;
      count2 = 1;
      總結(jié)
      JVM是代碼模擬的計(jì)算機(jī)，有自己的硬件和軟件，JVM能實(shí)現(xiàn)Java類的加載和運(yùn)行，具體加載過(guò)程有：加載、驗(yàn)證、準(zhǔn)備、解析、初始化5個(gè)步驟組成。

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