什么是 JVM

JVM（Java Virtual Machine） 是一种能够执行Java字节码的虚拟机，它是Java编程语言的核心并且是Java平台的一部分。

JVM的作用

JVM是Java程序运行的核心，它可以将Java源代码编译为字节码并在不同操作系统上执行，保证了Java跨平台的特性。同时，JVM还负责Java程序的内存管理、垃圾回收、线程管理等任务，确保Java程序的稳定和高效运行。

类的加载过程

类的加载过程一般分为加载、验证、准备、解析和初始化五个阶段。

加载

概念

加载指的是将类的字节码文件加载到JVM中，以便能够被JVM执行。

加载过程

类加载过程中通常会经过如下几个步骤：

1. 加载字节码文件。
2. 内部产生一个Java.lang.Class对象，表示该类。
3. 将Class对象放入方法区中，并赋唯一编号。

验证

概念

验证阶段是确保被加载的类符合JVM规范的过程，防止有可能破坏JVM的安全和稳定性的操作或数据。

验证过程

验证阶段通常包括以下的几个步骤：

1. 文件格式验证：检查字节码文件格式是否符合规范。
2. 元数据验证：确保类中的所有元数据符合JVM规范。
3. 字节码验证：对字节码进行验证，确保字节码的语法和语义正确。
4. 符号引用验证：确保类中的所有符号引用都是合法的，不存在错误和不兼容的引用。
5. 强制性验证：对类中的所有操作的合法性进行验证。

准备

概念

准备阶段是为类变量（也称为静态变量）在方法区分配内存，并设置默认的初值。

准备过程

1. 为类变量在方法区中分配内存。
2. 设置类变量的默认值。

解析

概念

解析阶段是将类中的符号引用解析为直接引用的过程。

解析过程

1. 将常量池中的符号引用转换为直接引用。
2. 解析符号引用的过程中可能会产生新的类加载，这些类也需要经过加载、验证、准备等过程。

初始化

概念

初始化阶段是类第一次使用时，JVM执行（类构造器）方法的过程。

初始化过程

1. 初始化阶段由JVM负责保证每个类的类构造器方法在多线程下被正确的初始化，且此方法只被执行唯一的一次。
2. 在初始化阶段中，JVM会根据方法中的类变量赋值动作，生成并加入 clinit 方法中，不同类变量的赋值动作按源代码中定义的先后顺序执行。

类的加载器

概念

类加载器是负责将类的字节码文件加载到JVM中的模块，它可以动态的加载类，实现动态扩展和替换。

分类

常见的类加载器分为四类：启动类加载器、扩展类加载器、应用程序类加载器和自定义类加载器。

启动类加载器

启动类加载器负责加载JVM运行时需要的基本操作库和Java系统类，它是JVM内置的加载器，通常使用C++编写，无法用Java程序实现或者替换。

扩展类加载器

扩展类加载器负责加载Java扩展库（JAVA_HOME/lib/ext目录下的jar包），它从系统属性“java.ext.dirs”所指定的目录中加载class文件。

应用程序类加载器

应用程序类加载器负责加载应用程序的类文件。它从CLASSPATH环境变量所指定的目录或jar文件中查找和加载类文件。

自定义类加载器

自定义类加载器可以通过编写自己的Java代码实现。自定义类加载器通常应用在环境隔离、热部署等场景。

类的卸载

概念

类的卸载指的是将已经加载到内存中的类的信息从内存中清除。

触发条件

类的卸载条件包括：

1. 类的所有实例都已被GC回收
2. 加载该类的类加载器已经被回收
3. 该类的Class对象没有被引用

卸载过程

类卸载过程中，JVM会将该类和其内部对象销毁，并且释放对应的内存空间。

扩展点：JVM参数

JVM参数是控制JVM各种运行模式的参数。常用的JVM参数包括-Xms(初始堆大小)、-Xmx(最大堆大小)、-Xmn (年轻代大小)、-XX:+UseG1GC(启用G1垃圾回收器)等。

总结

JVM是Java程序运行的核心，它可以将Java源代码编译为字节码并在不同操作系统上执行，并且负责Java程序的内存管理、垃圾回收、线程管理等任务，确保Java程序的稳定和高效运行。类的加载过程包括加载、验证、准备、解析和初始化五个阶段，类的加载器负责将类的字节码文件加载到JVM中，实现类的动态扩展和替换。JVM参数可以通过控制JVM的各种运行模式来优化Java程序的性能和稳定性。