JVM --- 结构体系介绍

1. JVM的位置：

JVM位置

JVM是运行在操作系统之上的虚拟机，跟硬件没有直接交互。这也就体现了它跨平台的优越性。只要你这个操作系统能运行JVM，那么就可以运行java程序。

2. JVM体系结构：

下图为JVM的体系结构，灰色的表示线程私有，且该区域不存在垃圾回收，橙色的表示线程共享，且存在垃圾回收。

jvm体系结构

3. 类加载器ClassLoader：

负责加载class文件，class文件中文件开头有特定的标识，随便写个txt改成class，jvm是不能加载的。classLoader的作用就是将class文件加载到内存中，并将这些内容转换成方法区中的运行时数据结构。通过classLoader加载后，就会生成类的模板，之后new实例的时候，都是通过这个模板生成。类的模板就放在方法区。

(1). 类加载器分为以下几类：

• 启动类加载器(Bootstrap Class Loader)：C++语言写的，加载的是jre中的rt.jar。为什么我们可以直接用Object类，为什么能直接用ArrayList类？因为这些类都在rt.jar中，并且通过启动类加载器加载到了内存中。
• 扩展类加载器(Extension Class Loader)：java写的，加载的是jre/lib/ext/*.jar。因为java编写之初没写那么多功能，后来陆续加了一些功能，就被称为扩展类，扩展类加载器就是用来加载这些类的。
• 应用程序类加载器(App Class Loader)：加载用户自己写的类。比如我写了一个Test类，就是靠应用类加载器去加载。
• 用户自定义类加载器：用户可以继承java.lang.ClassLoader类，实现自己的类加载器，定制加载方式。

(2). 类加载器之间的关系：

public class JvmDemo {
    
    public static void main(String[] args) {
        Object obj = new Object();
        System.out.println(obj.getClass().getClassLoader()); // 启动类加载器，打印出来是null
        
        JvmDemo jvmDemo = new JvmDemo();
        System.out.println(jvmDemo.getClass().getClassLoader()); // 应用类加载器
        System.out.println(jvmDemo.getClass().getClassLoader().getParent());
        System.out.println(jvmDemo.getClass().getClassLoader().getParent().getParent());
    }
}

打印的结果是：

运行结果

得出结论：

• 如果是启动类加载器，打印出来的是null；
• 三个类加载器的关系为：应用类加载器是孙子，扩展类加载器是父亲，启动类加载器是爷爷，它们就是祖孙三辈的关系。

(3). 双亲委派机制：

别把这个想得有多难，可以借用一句话辅助理解：“我爸是李刚，有事找他”。应用类加载器要加载一个类的时候，它会先让它的父亲扩展类加载器去加载，同样的，扩展类加载器又会让它的父亲启动类加载器去加载。启动类加载器如果没加载到，就告诉扩展类加载器，扩展类加载器如果没加载到，再告诉应用类加载器，这个时候才轮到应用类加载器加载。也就是说，孙子要办事先找父亲，父亲又找爷爷，能不自己动手坚决不自动动手。

(4). 沙箱安全：

为什么要用双亲委派机制？看下面的例子：

package java.lang;

public class String {
        public static void main(String[] args) {
        System.out.println("are you ok?");
    }
}

我自己新建了一个java.lang包，写了一个String类。运行却发现报错了：

运行结果

我写的String中明明就有main方法，它却说没有，这也验证了双亲委派机制，说明加载的不是我自己写的String类，而是rt.jar中的String类。用双亲委派机制，在类路径相同的情况下，优先加载java自带的，这样就可以保证java自带的那些类的安全，保证它们不被污染，这就是沙箱安全。

4. 本地方法栈：

java有些方法底层是通过C语言实现的，这些方法栈java源码中都没有实现，并且有native关键字修饰。比如线程的start方法，new Thread().start()，其实调用的是start0()方法，这个方法就是一个native方法，调用的时候通过本地方法接口，从本地方法库中将其加载到本地方法栈中。

5. 程序计数器：

也叫PC寄存器，其实就是一个指针。比如在循环、递归的时候，程序要如何知道跳出这层循环后应该执行哪行代码，递归的执行是怎么个顺序？这些都靠程序计数器来完成，它可以让程序知道接下来该执行什么。