jvm初识

一、什么是jvm?

1.1对比物理机

物理机：

jvm:

Java虚拟机与物理机

• Class文件类比输入设备
• CPU指令集类比输出设备
• JVM类比存储器、控制器、运算器等

1.2 JVM products

有哪些版本？

• Oracle：HotSpot、JRockit
• IBM：J9 VM
• Ali：TaobaoVM
• Zual：Zing

最常用的目前是HotSpot，可以通过java -version命令查看

1.3 JDK JRE JVM 三者之间的关系

官网: https://docs.oracle.com/javase/8/docs/index.html

jre 包含了jvm,jdk 包含jdk

1.4 结合JDK看JVM

1. 能够把Class文件翻译成不同平台的CPU指令集
2. 也是Write Once Run Anywhere的保证
   

1.5 HotSpot JVM Architecture

https://www.oracle.com/technetwork/tutorials/tutorials-1876574.html

二、 class file

Java源码文件、Kotlin源码文件、Groovy源码文件等都可以编译成class文件执行。

2.1 java 测试类

public class User {
    private Integer age;
    private String name = "Jack";
    private Double salary = 100.0;
    private static String address;

    public void say() {
        System.out.println("Jack Say...");
    }

    public static Integer calc(Integer op1, Integer op2) {
        op1 = 3;
        Integer result = op1 + op2;
        return result;
    }
}
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2.2 编译过程

javac User.java->User.class

2.3Class 文件格式

官方文档
https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/jvms-4.html
class 文件是一个16进制的文件

IDEA插件（BindED）——查看class文件的十六进制

文件的格式

ClassFile {
    u4             magic;
    u2             minor_version;
    u2             major_version;
    u2             constant_pool_count;
    cp_info        constant_pool[constant_pool_count-1];
    u2             access_flags;
    u2             this_class;
    u2             super_class;
    u2             interfaces_count;
    u2             interfaces[interfaces_count];
    u2             fields_count;
    field_info     fields[fields_count];
    u2             methods_count;
    method_info    methods[methods_count];
    u2             attributes_count;
    attribute_info attributes[attributes_count];
}
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2.4 文件的解析

user.class对应的16进制文件

对比类文件的格式，和上面16进制数据进行解析

1. cafebabe
   u4 magic 对应的就是16进制中的 cafebabe ，cafebabe 代表的是一个class类文件的表示，只要是一个class文件就一定是 cafebabe 开头

2. 0000+0034：minor_version+major_version
   16进制的34等于10进制的52，表示JDK的版本为8

3. 0043：constant_pool_count
   16进制的43等于10进制的67，表示常量池中常量的数量是66

4. cp_info：constant_pool[constant_pool_count-1]
   字面量：文本字符串，final修饰的常量等
   符号引用：类和接口的全限定名、字段名称和描述符、方法名称和描述符

5. The constant pool
   官网: https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/jvms-4.html#jvms-4.4

常量的基本结构

cp_info {
	2u1 tag;
	u1 info[];
}
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2.5 反汇编

javap ‐v ‐c ‐p User.class > User.txt 进行反编译，查看字节码信息和指令等信息
JVM相对class文件来说可以理解为是操作系统；class文件相对JVM来说可以理解为是汇编语言或者机 器语言。

3.类加载机制

官网：https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/jvms-5.html

3.1 加载

3.3.1 4种ClassLoader

3.1.2 双亲委派机制

				try {
                    if (parent != null) {
                    	// 先找父加载器
                        c = parent.loadClass(name, false);
                    } else {
                        c = findBootstrapClassOrNull(name);
                    }
                } catch (ClassNotFoundException e) {
                    // ClassNotFoundException thrown if class not found
                    // from the non-null parent class loader
                }

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1. 检查某个类是否已经加载
   自底向上，从Custom ClassLoader到BootStrap ClassLoader逐层检查，只要某个Classloader已加载，就视为已加载此类，保证此类只所有ClassLoader加载一次。
2. 加载的顺序
   自顶向下，也就是由上层来逐层尝试加载此类。

3.1.3 java代码

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        // App ClassLoader
        System.out.println(new Demo().getClass().getClassLoader());
        // Ext ClassLoader
        System.out.println(new Demo().getClass().getClassLoader().getParent());
        // Bootstrap ClassLoader
        System.out.println(new Demo().getClass().getClassLoader().getParent().getParent());

    }
}
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结果

bootstrap classloader 是c语言实现的打印不出来

3.1.4 破坏双亲委派

1. tomcat
   

（2）SPI机制
（3）OSGi

3.2Linking

3.2.1 Verification

保证被加载类的正确性

3.2.2 Preparation

为类的静态变量分配内存，并将其初始化为默认值

3.2.3 Resolution

把类中的符号引用转换为直接引用

3.3 Initialization

对类的静态变量，静态代码块执行初始化操作

04 运行时数据区

官网：https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/jvms-2.html#jvms-2.5

4.1Method Area(方法区)

JVM运行时数据区是一种规范，真正的实现在JDK 8中就是Metaspace，在JDK6或7中就是Perm Space方法区是各个线程共享的内存区域，在虚拟机启动时创建，虽然Java虚拟机规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分，但是它却又一个别名叫做Non-Heap(非堆)，目的是与Java堆区分开来。用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。当方法区无法 满足内存分配需求时，将抛出OutOfMemoryError异常。