在总体上,Jvm包含两个内存区,栈stack,堆heap(堆包含method area)。
一、栈 描述方法执行的内存模型 ,每个方法被调用都会创建一个栈帧(存储局部变量,操作数,方法出口等) JVM为每个线程创建一个栈 ,用于存放该线程执行方法的信息(实际参数、局部变量等) 栈属于线程私有 ,不能实现线程间的共享 先入后出 栈是由系统自动分配 ,速度快,是一个连续 的内存空间 二、堆 用于存储对象 JVM只有一个堆 ,被所有线程共享 堆是一个不连续 的内存空间,分配灵活,速度慢
假设上图程序为Test.java 文件,则在命令行中编译后运行的命令是:java Test ;这意味着,一开始直接执行整个类,因此最先构造方法区,将类中相关信息保存在方法区中,然后压main函数栈。
Method area(方法区、静态区) JVM只有一个 方法区,被所有线程共享。 方法区实际也是堆 ,只是用于存储类、常量相关的信息。 用来存放程序中永远是不变或唯一的内容 。(类信息(代码)、静态变量、静态方法、字符串常量等) 此时可以解释为什么字符串是不可变对象,当类加载的时候,字符串已经被放在method area中,对于相同字符串内容的对象(如String a="Hello"和String b=“Hello”)实际指向的是在method area中的同一个字符串常量 。
一般情况下,Method area在类加载时已经确定,若对其操作(修改字符串),自然是无效的,只能创建新的变量。
常量池 全局字符串常量池String Pool 类加载完成后,在堆中生成字符串对象实例,存放字符串常量的引用值。 Class文件常量池Class Constant Pool 在编译阶段,存放常量(文本字符串、final常量等)和符号引用。 运行时常量池Runtime Constant Pool 类加载完成后,将每个在Class Constant Pool中的符号引用转存到Runtime Constan Pool(即,每个class都有一个Runtime Constant Pool)。类解析之后,符号引用替换为直接引用,与String Pool引用值保持一致。 三、类加载过程 1. 加载 将class文件字节码内容加载到内存中,并将这些静态数据转换成方法区中的运行时数据,在堆中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象,作为方法区类数据的访问入口。需要类加载器的参与
2. 链接 将Java类的二进制代码合并到JVM的运行状态之中的过程
验证: 准备 正式为类变量(static修饰)分配内存并设置变量初始值的阶段,这些内存都将在方法区中进行分配 解析 3. 初始化(重要 )
1.执行类构造器<clinit>()方法的过程:由编译器自动收集类中的所有类变量 和静态语句块 2.初始化一个类时,若其父类还没有进行初始化,则先对其父类发起初始化(继承树回溯初始化 ) 3.JVM会保证 类构造器<clinit>()在多线程中被正确加锁和同步 4.当访问一个Java类的静态域时,只有真正声明这个域的类才会被初始化 对于初始化的解释
初始化的过程非常重要,需要明确其中的每一步。
class Parent {
static {
System.out.println("父类被初始化");
}
}
class Son extends Parent{
static {
System.out.println("子类被初始化");
}
}
public class Test{
public static void main(String[] args) {
Son p1 = new Son();
}
}
涉及知识点:
1. 静态语句块被收集
2. 继承树回溯初始化
package xmlStudy;
class Parent {
static String string="parent";
static {
System.out.println("父类被初始化");
}
}
class Son extends Parent{
static {
System.out.println("子类被初始化");
}
}
public class Test{
public static void main(String[] args) {
System.out.println(Son.string);
}
}
我在parent中加了一个静态变量string,然后在main中使用Son指向string,根据4.当访问一个Java类的静态域时,只有真正声明这个域的类才会被初始化 ,只有父类会被初始化
四、类的引用 1. 类的主动引用 类的主动引用一定会发生类的初始化
new一个类对象 调用类的静态域(成员和方法),不包括final常量 使用java.lang.reflect包的方法堆类进行反射调用 虚拟机启动类,如命令行编译后执行 java Test ,则Test类一定会被初始化 继承树回溯初始化,当父类没有被初始化时,优先初始化父类。 2. 类的被动引用 类的被动引用不会发生类的初始化
访问静态域时,真正声明这个域的类才会被初始化(通过子类引用父类的静态变量,不会导致子类初始化,参照上面代码) 通过数组定义类引用,不会导致类的初始化 引用常量不会触发初始化(常量在编译阶段就被放入method area中 ) 五、类加载 1. 树状组合结构 引导类加载器(bootstrap): 用于加载java最底层核心库的内容(jre/lib/rt.jar,sun.boot.class.path),C语言编写 加载扩展类和应用程序类加载器,并指定他们的父类加载器 扩展类加载器(extensions): 用于加载扩展库(jre/ext/*.jar,java.ext.dirs) 由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现 应用程序类加载器(application) 根据类路径(classpath, java.class.path)加载,一般的应用类都由其完成加载。 由sun.misc.Launcher$AppClassLoader实现 自定义类加载器 通过继承java.lang.ClassLoader实现自定义 除了引导类使用C写的,其他都是java写的(继承Java.class.ClassLoader类)
2. Java.class.ClassLoader类 作用:
根据指定类名称,找到或生成对应的字节码,然后从这些字节码中定义出一个Java实例。 负责加载Java应用所需资源,如配置文件 、图像文件等。 3. 类加载器模式:双亲委托代理模式 接收到加载类的请求时,先层层上递给父类(直到最高的引导类加载器),若父类无法加载,再往下放一级,重复直到加载成功。
这种模式能够保证核心库的安全,比如,不可能出现用户定义Object类的情况。
但并非所有的类加载器都是这种模式,tomcat服务器的类加载器恰恰相反,由子类加载,子类加载失败再层层委托给父类进行加载。
4. 常见自定义类加载器: 1.文件系统类加载器
2.网络类加载器
3.解密加载器
将代码通过IO流进行加密 通过自定义的类加载器,实现对类的解密加载。 4.线程上下文类加载器:
由于某些API由Boot或Ext加载,而第三方厂商提供的“实现”(如JDBC)却是由App加载器加载,这就导致API与“实现”不匹配的情况(双亲委派机制导致)。这种问题称为API+SPI(service provide interface)问题。线程上下文类加载器用于解决此类问题。 常见的SPI由JDBC、JCE、JNDI、JAXP和JBI等。 5. 类加载器常见问题 一般情况下,保证同一个类关联的其他类都是由当前类的类加载器共同加载 需要动态加载资源时,至少可使用 system classloader or application classloader 当前类加载器 当前线程类加载器 每个线程都有一个关联的上下文类加载器,可用其避开双亲委派加载链。 使用new Thread()创建的线程,将自动继承父线程的类加载器。 若不进行更改,程序中的所有线程都将使用系统类加载器作为上下文类加载器。 Thread.currentThread().getContextClassLoader()