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什么是JVM的类加载及内存区域

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一、JVM加载类的过程

  • 加载,加载为按需加载,主线程需要用到一个类才开始加载一个类。

  • 验证,简而言之就是校验class内容是否符合指定规范

  • 准备,为类变量分配内存空间,并初始默认值。

  • 初始化,执行类的初始化代码(静态代码块,静态赋值代码),注:初始化会检验父类是否初始化,没有则必须先初始化父类。

  • 使用

  • 卸载

二、类加载器

种类

  • 启动类加载器-Bootstrap ClassLoader,用于加载Java核心类库-java安装目录下的lib目录下的class。

  • 扩展类加载器-Extension ClassLoader,用于加载java下的一些扩展类库-java安装目录lib\ext下的class。

  • 应用程序类加载器-Application ClassLoader,加载项目ClassPath下所的class。

  • 自定义类加载器,自己定义的类加载器

双亲委派机制

意思就是即优先让父ClassLoader去加载。原因是避免重复加载,保证应用的classPath下的Class对象在内存中的唯一性。

层次图

什么是JVM的类加载及内存区域

tomcat破坏双亲委派

tomcat作为java编码的web容器,本身也是在jvm中运行,怎么让基于tomcat容器的各个web应用正常运行,使得各个web应用包含的应用的class不会乱套,必须破坏双亲委派机制,为每一个web应用的class都用不同的类加载器去加载。

  • tomcat的类加载器层次图 什么是JVM的类加载及内存区域

其中:

common、catalina、shared负责加载tomcat自己的核心类库,webApp加载web应用的class(隔离web应用引用的三方类库),jsp加载器加载JSP(每个JSP文件都对应一个Jsp类加载器,jsp加载器支持热加载,即Jsp只要修改,就重新加载一次覆盖原来的jsp)。

通过tomcat的类加载机制,可以达成以下目标:

  • tomcat支持各个web引用中不同版本的三方类库相互隔离。

  • 同一个第三方类库的相同版本在不同web应用可以共享。

  • tomcat自身依赖的类库需要与应用依赖的类库隔离 。

  • jsp需要支持修改后不用重启tomcat即可生效 为了上面类加载隔离和类更新不用重启,定制开发各种的类加载器。

自定义类加载器的作用

  • 实际中,可以从Web服务器、数据库或缓存服务器获取bytes数组,这就不是系统类加载器能做到的了。

  • 可以从不同的路径中获取同一个类的不同class对象,可以实现隔离,一个复杂的程序,内部可能按模块组织,不同模块可能使用同一个类,但使用的是不同版本,如果使用同一个类加载器,它们是无法共存的,不同模块使用不同的类加载器就可以实现隔离,Tomcat使用它隔离不同的Web应用,OSGI使用它隔离不同模块。

  • 可以实现热部署。使用同一个ClassLoader,类只会被加载一次,加载后,即使class文件已经变了,再次加载,得到的也还是原来的Class对象,而使用自定义类加载器,则可以先创建一个新的ClassLoader,再用它加载Class,得到的Class对象就是新的,从而实现动态更新。

三、JVM内存区域划分

方法区(1.8之后叫metaspace-元数据空间)

存放类的元数据信息,可以理解为反射获取的Class对象的哪些信息。

程序计数器

  • 记录当前执行的class文件中字节码指令的位置

  • 与线程是一对一的关系,每个线程都会有自己的一个程序计数器

一个程序计数器对应一个线程、一个线程对应一个栈、一个栈由一个个栈帧组成,一个方法对应一个栈帧,栈帧包含局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口(相当于结束方法时需要跳转的位置)。栈帧在调用方法的时候进栈,方法结束的时候出栈。

  • 存放对象数据(上述栈中只存在对象的引用(即堆内存中对象的地址)或基本数据类型的值)

  • 所有线程共享

  • 当引用变量地址数据出栈时,堆中的内存释放由JVM控制回收

其他内存区域

  • 执行native方法会有线程对应的本地方法栈。

  • NIO中ByteBuffer类方法:allocateDirect(int capacity)-堆外分配内存空间返回DirectBuffer,通过DirectBuffer的Api可以操作堆外内存。

图示

什么是JVM的类加载及内存区域

关于什么是JVM的类加载及内存区域就分享到这里了,希望以上内容可以对大家有一定的帮助,可以学到更多知识。如果觉得文章不错,可以把它分享出去让更多的人看到。


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