什么是JVM（上）

一.简介

JVM（Java Virtual Machine）是Java运行的基石。它向下通过映射规则关联并操作所有操作系统，向上提供一系列的JavaAPI。是Java与硬件无关，与操作系统无关，跨平台运行的关键存在。

JVM不关心Java源文件，只关心源文件生成的class file，并映射到OS的系统调用，帮助开发者屏蔽了不同操作系统的区别，比如在windows下，一行Java代码最终被解释为一个windows下的本地指令，而在linux，一行Java代码又会被最终解释为linux下的本地指令，使程序员不必针对不同操作系统的本地指令进行编程。

谈起JVM，不得不提的便是JDK与JRE。JDK物理存在，是Java语言的SDK，是JRE,JVM以及一系列编译，调试工具的集合。JRE物理存在，由JavaAPI和JVM组成，提供了Java应用程序运行的环境。三者的关系图如下。

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总的来说，我们利用JDK开发Java应用程序，通过JDK中携带的编译工具将Java源文件翻译成Java字节码文件，并在JRE上运行，再由JVM解析字节码，映射到CPU指令集或不同OS的系统调用。

二.jvm生命周期

JVM生命周期可以分为以下三个阶段 启动：任何class文件的main函数都可认为是jvm示例的起点。

运行：以main函数为起点，后续的线程都由它启动，包括守护线程和用户线程。main方法启动的线程是用户线程，守护线程是JVM自己使用的线程如GC线程。

退出&异常退出：用户线程完全退出了，jvm示例结束生命周期。

JVM退出可能原因分析 （1）执行了System.exit()方法。

（2）程序正常运行结束（程序的运行，是启动JVM的一个进程，进程中包含一个主线程去运行应用程序）

（3）程序运行过程中遇到了异常或错误而异常退出（如在main函数中执行运行程序而不捕捉异常，而是在main方法将异常抛出，则此异常会抛至JVM致使进程终止）

（4）操作系统异常导致的JVM进程终止（JVM向下关联不同类型的操作系统）

三.JVM类加载器工作流程

类加载器 classloader:谈到类加载，不得不提的就是负责此项工作的类加载器classloader,classloader的职责是将Java源文件编译后的字节码文件加载到内存中去执行。

类加载至卸载过程

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步骤一、类加载机制当系统运行时，类加载器将.class文件的二进制数据从外部存储器（如光盘，硬盘）调入内存中，CPU再从内存中读取指令和数据进行运算，并将运算结果存入内存中。内存在该过程中充当着”二传手”的作用，通俗的讲，如果没有内存，类加载器从外部存储设备调入.class文件二进制数据直接给CPU处理，而由于CPU的处理速度远远大于调入数据的速度，容易造成数据的脱节，所以需要内存起缓冲作用。

类将.class文件加载至运行时的方法区后，会在堆中创建一个Java.lang.Class对象，用来封装类位于方法区内的数据结构，该Class对象是在加载类的过程中创建的，每个类都对应有一个Class类型的对象，Class类的构造方法是私有的，只有JVM能够创建。因此Class对象是反射的入口，使用该对象就可以获得目标类所关联的.class文件中具体的数据结构。

类加载的最终产物就是位于堆中的Class对象（注意不是目标类对象），该对象封装了类在方法区中的数据结构，并且向用户提供了访问方法区数据结构的接口，即Java反射的接口。

步骤二、连接过程（1）验证：确保被加载类的正确性，即确保被加载的类符合javac编译的规范

（2）准备：为类的静态变量分配内存，并初始化为默认值

（3）解析：将类中的符号引用转化为直接引用

注：符号引用即一个Java源文件在被编译时，在不清楚被引用类实际内存地址的情况下，会使用能唯一识别并定位到目标的符号来代替。如A类引用了B类，编译时A并不知道B类实际的内存地址，故可以使用能唯一识别B的符号来代替。而当类加载时，编译后的.class文件实际已被调入内存，可知道A,B类的实际内存地址，当引用的目标已被加载入内存，则此时的引用为直接引用。

步骤三、初始化初始化过程为类的静态变量赋予正确的初始值（与连接过程的准备阶段不同，如int类型的静态变量，JVM的默认值为0，遇到static int a = 3的代码时，准备阶段首先是赋值为0，初始化阶段才赋值为3）