JVM体系结构模块

news2025/1/11 21:50:33

1、类装载器ClassLoader

（1）负责加载class文件，class文件在文件开头有特定的文件标示，并且ClassLoader只负责class文件的加载，至于它是否可以运行，则由Execution Engine决定
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（2）加载类文件进入jvm，四种类加载器

1）启动类加载器（Bootstrap）: C++语言编写。
2）扩展类加载器（Extension）: Java语言编写。
3）应用程序类加载器（AppClassLoader）: Java语言编写，也叫系统类加载器，加载当前应用的classpath的所有类。
4）用户自定义加载器: Java语言编写，Java.lang.ClassLoader的子类，用户可以定制类的加载方式。

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（3）双亲委派机制

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双亲委派机制加载步骤：

1）当AppClassLoader加载器加载class类时，自己不会马上去加载该class类，会把该class类的加载请求委派给它的父类加载器ExtClassLoader去加载。

2）当ExtClassLoader加载器加载class类时，自己不会马上去加载该class类，会把该class类的加载请求委派给它的父类加载器BootStrapClassLoader去加载。

3）如果BootStrapClassLoader加载器加载失败（在$JAVA_HOME/jre/lib里未查找到该class），才会使用ExtClassLoader加载器来加载class类。

4）如果ExtClassLoader加载器也加载失败，则会使用AppClassLoader加载器来加载，如果AppClassLoader加载器也加载失败，则会报出异常ClassNotFoundException。

(4) 沙箱安全机制

沙箱安全机制是在双亲委派机制基础上的JVM自我保护机制,如果要写一个java.lang.String 类,根据双亲委派机制的原理,这个请求会先由BootStrapClassLoader加载器尝试进行加载,但是BootStrapClassLoader加载器在加载类时首先通过包和类名查找rt.jar中是否存在该类,如果有则优先加载rt.jar包中的类,因此就保证了java的运行机制不会被破坏。

2、Execution Engine执行引擎

Execution Engine执行引擎负责解释命令，提交操作系统执行。

3、本地方法

（1）Native Interface本地接口

本地接口的作用是融合不同的编程语言为 Java 所用，它的初衷是融合 C/C++程序，Java 诞生的时候是 C/C++横行的时候，要想立足，必须有调用 C/C++程序，于是就在内存中专门开辟了一块区域处理标记为native的代码，它的具体做法是 Native Method Stack中登记 native方法，在Execution Engine 执行时加载native libraies。

目前该方法使用的越来越少了，除非是与硬件有关的应用，比如通过Java程序驱动打印机或者Java系统管理生产设备，在企业级应用中已经比较少见。因为现在的异构领域间的通信很发达，比如可以使用 Socket通信，也可以使用Web Service等等。

（2）Native Method Stack

它的具体做法是Native Method Stack中登记native方法，在Execution Engine 执行时加载本地方法库。

4、PC寄存器

用来存储指向下一条指令的地址，也即将要执行的指令代码。
每个线程都有一个程序计数器，是线程私有的,就是一个指针，指向方法区中的方法字节码（用来存储指向下一条指令的地址,也即将要执行的指令代码），由执行引擎读取下一条指令，是一个非常小的内存空间，几乎可以忽略不记。

5、Method Area 方法区

此区属于共享区间。
方法区是被所有线程共享，所有字段和方法字节码，以及一些特殊方法如构造函数，接口代码也在此定义。简单说，所有定义的方法的信息都保存在该区域，此区属于共享区间。
静态变量+常量+类信息(构造方法/接口定义)+运行时常量池存在方法区中。
但是实例变量存在堆内存中,和方法区无关。

6、栈

（1）栈是什么？

栈也叫栈内存，主管Java程序的运行，是在线程创建时创建，它的生命期是跟随线程的生命期，线程结束栈内存也就释放，对于栈来说不存在垃圾回收问题，只要线程一结束该栈就Over，生命周期和线程一致，是线程私有的。8种基本类型的变量+对象的引用变量+实例方法都是在函数的栈内存中分配。

（2）栈存储什么?

栈帧中主要保存3 类数据：
1）本地变量（Local Variables）:输入参数和输出参数以及方法内的变量。
2）栈操作（Operand Stack）:记录出栈、入栈的操作。
3）栈帧数据（Frame Data）:包括类文件、方法等等。

（3）栈运行原理

栈中的数据都是以栈帧（Stack Frame）的格式存在，栈帧是一个内存区块，是一个数据集，是一个有关方法(Method)和运行期数据的数据集，当一个方法A被调用时就产生了一个栈帧 F1，并被压入到栈中，
A方法又调用了 B方法，于是产生栈帧 F2 也被压入栈，
B方法又调用了 C方法，于是产生栈帧 F3 也被压入栈，
……
执行完毕后，先弹出F3栈帧，再弹出F2栈帧，再弹出F1栈帧……
遵循“先进后出”/“后进先出”原则。

（4）栈的结构是什么？
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