---

虚拟机启动

Java虚拟机的启动通过引导类加载器bootstrap class loader，创建一个初始类initial class来完成的，这个类由Java虚拟机具体实现指定。

---

虚拟机的执行

• 一个运行的Java虚拟机有一个非常清晰的任务：执行Java程序。
• 程序开始执行虚拟机才会运行，程序结束虚拟机结束。
• 执行一个所谓的Java程序的时候，真真正正执行的是一个叫做Java虚拟机的进程。

---

虚拟机的退出

如下情况：

• 程序正常执行并且结束。
• 程序执行过程遇到了exception或者error从而异常终止。
• 由于OS系统调用出现错误导致Java虚拟机进程终止。
• 线程调用runntime或者system类方法的exit方法，或者Runntime类的halt方法，并且Java安全管理器允许这次exit或者halt操作。
• 除上述情况之外，JNI规范描述了JNI invocation API加载或者卸载Java虚拟机时，Java虚拟机退出的情况。

---

Java对象头

在JVM中，对象在内存中的布局分为三部分：对象头、实例数据和对齐填充。

synchronized同步锁就是存储在Java对象头里面的。

Java虚拟机HotSpot有两种对象头：

• 数组类型，若对象是数组类型，则虚拟机时3个字节宽度（Word）存储对象头。
• 非数组类型，若对象是非数组类型，则2个word字宽存储对象头。

对象头由两个部分构成：

• MarkWord：存储自身的运行时数据，例如HashCode、GC年龄，锁相关信息。
• KlassPointer：类型指针指向了它的类元数据指针。

64位虚拟机的MarkWord是64bit，运行期间，MarkWord存储的数据会随着锁标志位变化而变化。

---

Dalvik VM

Google开发的应用于Android系统，并且提供了JIT，发展迅猛。
Dalvik只能称为虚拟机，不可以被叫做Java虚拟机，因为其没有遵循Java虚拟机规范，不可以直接执行Java的class文件。

基于寄存器架构，不是JVM的栈结构。

执行的是编译之后dex文件，执行效率高：

• 其执行的dex文件可以通过class文件转换而来，使用Java语法编写的app，可以直接使用大部分的Java API等等。

Android 5.0支持提前编译AOT的ART VM替换Dalvik VM。

---

类加载子系统

概述

若想要手写JVM虚拟机，则需要考虑如下两点：

• 类加载器
• 执行引擎

---

类加载器子系统的作用意义

类加载器子系统负责从文件或者网络加载class文件，class文件在文件开头有特定的文件标识。

classLoader只负责class文件的加载，至于是否可执行，则是由Exceution Engine来决定。

加载的信息存放于一块称之为方法区的内存空间，至于是否可运行。除了类信息之外，方法区存放运行时候的常量池信息。可能包括字符串字面常量和数字常量（这部分常量信息是Class文件常量池部分的内存映射）。

• classFile存放于本地硬盘，可以当作图纸模板，该模板在执行的时候加载到JVM当中根据该文件实例化出N个一摸一样的实例。
• classFile加载到JVM中，称之为DNA元数据模板，存放于方法区。
• 在.class文件 ==> JVM ==> 最终成为一个元数据模板，这个过程需要一个运输的工具，也就是类加载器，扮演快递的角色任务。

---

类加载的过程

给出简单代码：

public class Loader {
	public static void main(String[] args) {
		System.out.println("I have been class loader");
	}
}
1
2
3
4
5

类加载过程如图所示：

---

加载阶段

通过一个类的全限定名称获取该类的二进制字节流。

把该字节流所代表的静态存储结构转换为方法区的运行时数据结构。

内存中生成一个代表该类的java.lang.class对象，并且作为该方法区的各种数据访问入口。

---

加载class文件的方式

• 本地系统直接加载。
• 网络获取，例如：Web applet。
• zip压缩包读取，成为日后jar、war格式的基础。
• 运行时计算生成，例如：动态代理技术。
• 其他文件生成，典型场景：JSP应用从专有的数据库中提取.class文件。
• 加密文件获取，典型的防止class文件被反编译的保护措施。

补充：代理模式

代理模式：给某一个对象提供一个代理，并由代理对象负责控制真实对象的访问。代理模式是一种结构型设计模式 。

代理模式角色分为三种：

• Subject抽象主题角色：定义代理类和真是主题的公共对外方法，也就是代理类的真实主题的方法。
• RealSubject真实主题角色：真正意义上实现业务逻辑的类。
• Porxy代理主题角色：用来代理和封装真实的主题。

代理模式结构简单，核心在于代理类，为了实现让客户端实现一致性对待真实对象和代理对象，在代理模式中引入了抽象层。

代理模式按照指责分类，如下所示：

• 远程代理。
• 虚拟代理。
• Copy-On-Write代理。
• 保护Protect or Access代理。
• 同步化synchronized代理。
• 智能引用Smart Reference代理。

根据字节码class创建时机分类，可以分为静态代理和动态代理：

• 所谓静态也就是在程序运行前就已经存在代理类的字节码文件，代理类和真实主题角色的关系在运行前就确定了。
• 动态代理就是源码是在程序运行期间由JVM根据反射机制等动态生成，运行前不存在所谓的代理类字节码文件。

---

代理实例

给出Girl接口：

package proxyTest;

public interface Girl {
	void date();

	void watchMovie();
}
1
2
3
4
5
6
7

给出实现接口方法：

package proxyTest;

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;

public class wang implements Girl {

	@Override
	public void date() {
		// TODO Auto-generated method stub
		SimpleDateFormat format = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd 'at' HH:mm:ss z");
		Date date = new Date(System.currentTimeMillis());
		System.out.println("约会日期: " + format.format(date));
	}

	@Override
	public void watchMovie() {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println("lets got to watching movie!!!");
	}
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21

给出继承invocation的wangProxy：

package proxyTest;

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;

public class wangProxy implements InvocationHandler {

	private Girl girl;

	/**
	 * @Title: wangProxy
	 * @Description: TODO(这里用一句话描述这个方法的作用)
	 * @param: @param girl
	 * @author: mac
	 * @throws
	 */
	public wangProxy(Girl girl) {
		super();
		this.girl = girl;
	}

	@Override
	public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
		// TODO Auto-generated method stub
		doSomeThingBefore();
		Object obj = method.invoke(girl, args);
		doSomeThingEnd();
		return obj;
	}

	private void doSomeThingEnd() {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println("your bill is allright, you can enjoy your movie now!");
	}

	private void doSomeThingBefore() {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println("before start watch, we need to check your bill");
	}

	public Object getProxyInstance() {
		return Proxy.newProxyInstance(girl.getClass().getClassLoader(), girl.getClass().getInterfaces(), this);
	}
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45

给出main实现代理：

package proxyTest;

public class ListenWang {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		// 隔壁有个女孩
		Girl girl = new wang();
		// 通过代理实现访问
		wangProxy family = new wangProxy(girl);
		Girl friend = (Girl) family.getProxyInstance();
		// 实现方法
		friend.date();
		System.out.println("=======================");
		friend.watchMovie();
	}
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

运行结果：

before start watch, we need to check your bill
约会日期: 2022-08-22 at 16:17:13 CST
your bill is allright, you can enjoy your movie now!
=================================================
before start watch, we need to check your bill
lets got to watching movie!!!
your bill is allright, you can enjoy your movie now!
1
2
3
4
5
6
7