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jvm與字節(jié)碼

jvm只需關注字節(jié)碼文件 jvm由哪些部分構(gòu)成 1.類加載子系統(tǒng)，將磁盤中的字節(jié)碼文件加載到方法區(qū)的內(nèi)存空間中 類加載器分兩種：引導類加載器是jvm底層中用C和C++語言寫的

各個默認的類加載器的不同區(qū)別在于 各自默認負責要加載的類的目錄不一樣 比如 BootStrapClassLoader：負責jre/lib 目錄下 ExtClassLoader：負責jre/lib/ext 目錄下 AppClassLoader：負責 classpath目錄下

什么是雙親委派 和 雙親委派的兩大作用

避免類的重復加載防止核心API被篡改

什么是雙親委派機制

雙親委派機制（Parent Delegation Mechanism）是Java中的一種類加載機制。在Java中，類加載器負責加載類的字節(jié)碼并創(chuàng)建對應的Class對象。雙親委派機制是指當一個類加載器收到類加載請求時，它會先將該請求委派給它的父類加載器去嘗試加載。只有當父類加載器無法加載該類時，子類加載器才會嘗試加載。

這種機制的設計目的是為了保證類的加載是有序的，避免重復加載同一個類。Java中的類加載器形成了一個層次結(jié)構(gòu)，根加載器（Bootstrap ClassLoader）位于最頂層，它負責加載Java核心類庫。其他加載器如擴展類加載器（Extension ClassLoader）和應用程序類加載器（Application ClassLoader）都有各自的加載范圍和職責。通過雙親委派機制，可以確保類在被加載時，先從上層的加載器開始查找，逐級向下，直到找到所需的類或者無法找到為止。

這種機制的好處是可以避免類的重復加載，提高了類加載的效率和安全性。同時，它也為Java提供了一種擴展機制，允許開發(fā)人員自定義類加載器，實現(xiàn)特定的加載策略。

雙親委派機制的原理

雙親委派機制是Java中的一種類加載機制。其原理如下：

當Java程序需要加載一個類時，首先會委托給當前類加載器的父類加載器進行加載。 父類加載器會按照相同的方式嘗試加載該類。如果父類加載器能夠成功加載該類，則加載過程結(jié)束。 如果父類加載器無法加載該類，則會將加載請求再次委托給它的父類加載器，直到達到頂層的引導類加載器。 引導類加載器是Java虛擬機內(nèi)置的類加載器，它負責加載核心類庫，如java.lang包下的類。 如果引導類加載器也無法加載該類，則會回到初始的類加載器，嘗試使用自身的加載機制加載該類。 如果自身的加載機制仍然無法加載該類，則會拋出ClassNotFoundException異常。

通過這種雙親委派的機制，Java實現(xiàn)了類加載的層次結(jié)構(gòu)。它可以確保類的加載是有序的，避免了重復加載和類的沖突。同時，它也提供了一種安全機制，防止惡意代碼的加載和執(zhí)行。

主要實現(xiàn)在ClassLoader里的loadClass方法

雙親委派主要體現(xiàn)在 ClassLoader#loadClass() 方法中：

PS：每個 ClassLoader 都有如下三個基礎方法：

loadClass()

入口，定義了 加載/尋找 Class 的策略。比如雙親委派，或者其他形式調(diào)用 findClass() 讀入 class 文件，并生成 Class 對象 findClass()

根據(jù) class 名，在當前 ClassLoader 能處理路徑中查找，如果能找到就將 class 文件讀入調(diào)用 defineClass 生成 Class 對象 defineClass()

native 方法將字節(jié)數(shù)組生成 Class 對象

// resolve = false 不進行解析

protected Class loadClass(String name, boolean resolve)

throws ClassNotFoundException

{

synchronized (getClassLoadingLock(name)) {

// 查看該類是否被加載過

Class c = findLoadedClass(name);

if (c == null) {

long t0 = System.nanoTime();

try {

// 獲取當前類父類的加載器

if (parent != null) {

// 使用父類的加載器加載?。?！

// 遞歸

c = parent.loadClass(name, false);

} else {

// 如果 parent 為 null，說明父類加載器為引導類加載器

c = findBootstrapClassOrNull(name);

}

} catch (ClassNotFoundException e) {

}

// 當前類的加載器父類加載器未加載此類 or 當前類的加載器未加載此類

if (c == null) {

long t1 = System.nanoTime();

// 調(diào)用當前 Classloader 的 findClass

// 注：可能當前 classloader 無法處理要加載的這個類的路徑，這時返回 null

c = findClass(name);

// this is the defining class loader; record the stats

sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);

sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);

sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();

}

}

// 根據(jù)入?yún)Q定是否解析

if (resolve) {

resolveClass(c);

}

return c;

}

}

如何自定義類加載器，下面是一個自定義 ClassLoader 示例，直接繼承 ClassLoader 類，然后重寫 findClass 方法就行了（采用雙親委派）

public class MyClassLoader extends ClassLoader{

// 指定的要加載 class 文件的目錄

private File classPathFile;

public MyClassLoader(String absolutePath) {

this.classPathFile = new File(absolutePath);

}

@Override

// 根據(jù)類名將指定類加載進 JVM

// 注：該 class 必修在指定的 absolutePath 下

protected Class findClass(String name) throws ClassNotFoundException {

// 拼接全類名

String className = MyClassLoader.class.getPackage().getName() + "." + name;

if(classPathFile != null){

// 根據(jù)絕對路徑，以及 class 文件名，拿到 class 文件

// 注意全類名的情況

File classFile = new File(classPathFile,name.replaceAll("\\.","/") + ".class");

// 如果 class 文件存在

if(classFile.exists()){

// 將 class 文件讀入內(nèi)存，暫存到一個字節(jié)數(shù)組中

FileInputStream in = null;

ByteArrayOutputStream out = null;

try{

in = new FileInputStream(classFile);

out = new ByteArrayOutputStream();

byte [] buff = new byte[1024];

int len;

while ((len = in.read(buff)) != -1){

out.write(buff,0,len);

}

// 構(gòu)造類的 Class 對象?。?！

// 注：defineClass() 是一個 native 方法

return defineClass(className, out.toByteArray(), 0, out.size());

}catch (Exception e){

e.printStackTrace();

}

}

}

return null;

}

}

運行時數(shù)據(jù)區(qū)

程序計數(shù)器

Java方法棧

一個方法對應一個棧幀，方法內(nèi)有其他方法就會依次入棧，執(zhí)行完的方法對應的棧幀會出棧

OOM是內(nèi)存不夠， StackOverflowError 是方法調(diào)用層次太多

棧幀

局部變量表

slot 代表各個方法內(nèi)的局部變量

操作數(shù)棧

執(zhí)行步驟

10 壓入操作數(shù)棧將 10 放入局部變量表 2將20 壓入操作數(shù)棧將20 放入局部變量表2iload1 將 局部變量表1放入操作數(shù)棧 iload2 將 局部變量表2放入操作數(shù)棧iadd 操作數(shù)棧中相加，得到的值放入局部變量3

本地方法棧

堆

Java對象在各個區(qū)域的流轉(zhuǎn)情況

對象首先來到Eden區(qū)，Eden滿了后進行一次GC，沒被清理的對象來到S0區(qū)計數(shù)加一，Eden迎接新對象，每次GC存活對象計數(shù)加一，計數(shù)達到閾值進入老年代，如果有大對象（文件上傳對象）S0和S1放不下直接進入老年代

各個GC的區(qū)別

老年代只有一個CMS專門回收

為什么要進行垃圾回收

垃圾標記階段，如何標記垃圾

引用計數(shù)法

可達性分析法

GCRoots包括哪些

虛擬機棧和本地方法棧中的方法參數(shù)和局部變量存儲的是對象的地址值

GC算法

標記清除算法

缺點

效率不高會產(chǎn)生內(nèi)存碎片 優(yōu)點

簡單

復制算法

利用空間換時間，適合垃圾對象比較多，非垃圾對象少，這樣復制成本就低效率就高。 新生代適合用復制算法，因為對象朝生夕死

標記整理算法

算法總結(jié)

一種GC算法的使用理念

算法按需使用，用到最適合他的地方

常見的垃圾收集器

CMS 如何工作

并發(fā)標記清除算法，特點低暫停，STW時間短，執(zhí)行過程長，工作線程暫停時間短影響小，所以用戶體驗好，但是吞吐量變低

階段一 初始標記：

STW暫停所有工作線程標記出GCRoots能直接可達對象(以GCRoots為起點的第一層引用對象，不再向下標記)一旦標記，就回復工作線程繼續(xù)執(zhí)行這個階段比較短，所以STW時間短 階段二 并發(fā)標記（最費時的階段，但是不STW不影響工作線程工作）： 因為工作線程也在運行中，標記垃圾可能會有誤差，因為程序在運行就有可能產(chǎn)生垃圾對象，但是誤差不大 階段三和階段四 重新標記短暫STW后并發(fā)清理

CMS存在的問題

G1是如何工作的

G1垃圾回收器下，堆空間不再是其他回收器那樣的各個代之間層次分明，而是把堆空間分成2048個Region進行管理，各個代空間邏輯上連續(xù)，但是物理上不再連續(xù)

G1的初始標記和并發(fā)標記與CMS相同

G1和CMS最大區(qū)別在最后一步，CMS是清除算法，G1是復制算法，復制到空閑的region

G1的篩選回收

可以指定GC的STW停頓時間，CMS的STW時間是不確定的，相較于CMS的清除算法，G1是把需要清理的Region中的非垃圾對象復制到空閑的Region區(qū)域

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參考閱讀