JVM体系结构

JVM体系结构

ClassLoader

将Class加载到内存

结构

• BootstrapClassLoader：加载Java核心库（JAVA_HOME/jre/lib），唯一一个使用本地代码编写的加载器
• ExtensionClassLoader：加载扩展库（JAVA_HOME/jre/lib/ext和系统参数java.ext.dirs指定的目录），它的父加载器是null（因为BootstrapClassLoader是使用C++实现的，没有对应的java类）
• SystemClassLoader：加载应用类的类文件（Classpath下的类文件）
• UserDefineClassLoader：加载用户定义的类文件，可以从网络或者数据库中加载类文件，实现类文件加密解密，动态地创建符合应用特殊需要的定制化类等

ClassLoader.png

双亲委派机制

加载器在接收到加载类的请求时，首先检查自己的缓存，确认类是否已被加载，如果没有加载，则将请求委托给父加载器，依次递归，如果父加载器完成加载，则成功返回，否则才自己去加载

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException
{
  // 检查类是否已被加载
  Class c = findLoadedClass(name);
  if (c == null) {                
    try {
      if (parent != null) {
        // 委托父类去加载
        c = parent.loadClass(name, false);
      } else {
        // parent为空，代表父类是BootstrapClassLoader
        c = findBootstrapClassOrNull(name);
      }
    } catch (ClassNotFoundException e) {
      // ClassNotFoundException thrown if class not found
      // from the non-null parent class loader
    }

    if (c == null) {
      // 父类没有加载，才自己去加载
      c = findClass(name);
    }
  }

  if (resolve) {
    resolveClass(c);
  }
  return c;
}

意义：避免重复加载，避免安全因素（如果不采用这种机制，那么系统核心的类就可以被随意替换）

** 不同类加载器加载的类不是相同类型：在Java中，一个类的全名（包名+类名）作为其标识，但在JVM中，一个类用其全名+类加载器作为唯一标识，不同类加载器加载的类置于不同的命名空间中**

线程上下文类加载器

双亲委派模式不能解决全部的加载问题。
Java提供了很多服务提供者接口（Service Provider Interface，SPI），常见的有JDBC、JNDI、JAXP等。这些SPI接口由Java核心库提供（通过BootstrapClassLoader加载），而它们的实现由第三方库提供（通过SystemClassLoader加载）。但很多时候，SPI接口需要加载具体的实现类，如 JAXP 中的javax.xml.parsers.DocumentBuilderFactory类中的newInstance()方法用来生成一个新的DocumentBuilderFactory的实例。这里的实例的真正的类是继承自 javax.xml.parsers.DocumentBuilderFactory，由 SPI 的实现所提供的。如在 Apache Xerces 中，实现的类是 org.apache.xerces.jaxp.DocumentBuilderFactoryImpl。问题是BootstrapClassLoader是无法找到 SPI 的实现类的，因为它只加载 Java 的核心库。它也不能代理给SystemClassLoader，因为它是SystemClassLoader的祖先类。

而线程上下文类加载器就是解决这个问题，如果不做任何的设置，Java的线程的上下文类加载器默认就是SystemClassLoader。在SPI接口的代码中使用线程上下文类加载器，就可以成功的加载到SPI实现的类。

使用线程上下文加载器，要注意保证多个需要通信的线程间的类加载器应该是同一个，防止因为不同的类加载器导致类型转换异常(ClassCastException)。

运行时区域

运行时区域

Method Area

已加载的类信息（类结构、方法、字段、静态变量）
常量池：字符串、整形（-127-128）
一般称为Permanent Generation

线程执行

每个线程都有一个PC Register、JVM Stack、Native Method Stack
PC Register：下一条要执行的指令的地址
JVM Stack：包含一系列的Stack Frame，每次方法调用都会创建一个Frame并压栈，每个栈帧都对应一个被调用的方法（使用递归容易让栈溢出，通过-Xss设置栈大小）。同时那些方法内的局部变量，也是在这里创建

Stack Frame

Heap

Heap
存放实例对象和数组
分成Young、Tenured、Permanent三个不同区域，其中Young又分成Eden和两个相同大小的Survivor：From、To
为什么要分代：不同对象的生命周期是不一样的，采用不同的收集算法，可以提高回收效率

例子

public class Test {
  public static void main(String[] args) {
    public Test2 t2 = new Test2(); 
    //JVM将Test2类信息加载到方法区,new Test2()实例保存在堆区,Test2引用保存在栈区
  }
}

参考

http://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se7/jvms7.pdf
http://blog.csdn.net/zhoudaxia/article/details/35897057
http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-classloader/