前言

了解dubbo的時候火的，因?yàn)镾PI機(jī)制用到了動態(tài)代理的機(jī)制赠法，從而涉及到了類加載機(jī)制相關(guān)的東西麦轰，整個概念也屬于非常底層的邏輯，也好久沒整理了砖织，現(xiàn)整理一下款侵，便于后續(xù)翻閱。
盡可能的關(guān)聯(lián)JVM相關(guān)的知識點(diǎn)侧纯，如果讀者有補(bǔ)充的可以留言補(bǔ)充新锈。

類加載機(jī)制概念

Java虛擬機(jī)把描述類的數(shù)據(jù)從Class文件加載到內(nèi)存，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)眶熬、轉(zhuǎn)換解析和初始化妹笆，最終形成可以被虛擬機(jī)直接使用的Java類型，這就是虛擬機(jī)的加載機(jī)制聋涨。*
Class文件由類裝載器裝載后晾浴，在JVM中將形成一份描述Class結(jié)構(gòu)的元信息對象，通過該元信息對象可以獲知Class的結(jié)構(gòu)信息：如構(gòu)造函數(shù)牍白，屬性和方法等脊凰，Java允許用戶借由這個Class相關(guān)的元信息對象間接調(diào)用Class對象的功能,這里就是我們經(jīng)常能見到的Class類。

類加載過程

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類裝載器就是尋找類的字節(jié)碼文件茂腥，并構(gòu)造出類在JVM內(nèi)部表示的對象組件狸涌。主要要經(jīng)過以下步驟：

• (1) 裝載：查找和導(dǎo)入Class文件；
• (2) 鏈接：把類的二進(jìn)制數(shù)據(jù)合并到JRE中最岗；
  • (a)校驗(yàn)：檢查載入Class文件數(shù)據(jù)的正確性帕胆；
  • (b)準(zhǔn)備：給類的靜態(tài)變量分配存儲空間；
  • (c)解析：將符號引用轉(zhuǎn)成直接引用般渡；
• (3) 初始化：對類的靜態(tài)變量懒豹，靜態(tài)代碼塊執(zhí)行初始化操作

1.加載

類的裝載指的是將類的.class文件中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)存中，將其放在運(yùn)行時數(shù)據(jù)區(qū)的方法區(qū)內(nèi)驯用，然后在堆區(qū)創(chuàng)建一個java.lang.Class對象脸秽，用來封裝類在方法區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
加載.class文件的方式有:

• 1). 從本地系統(tǒng)中直接加載
• 2). 通過網(wǎng)絡(luò)下載.class文件
• 3). 從zip蝴乔，jar等歸檔文件中加載.class文件
• 4). 從專有數(shù)據(jù)庫中提取.class文件
• 5). 將Java源文件動態(tài)編譯為.class文件

2.驗(yàn)證

驗(yàn)證的目的是為了確保class文件中的字節(jié)流包含的信息流符合虛擬機(jī)的規(guī)范记餐，因此，不同的虛擬機(jī)可能有不同的實(shí)現(xiàn)薇正，大致可分為以下幾步：

• 1）文件格式的驗(yàn)證：驗(yàn)證字節(jié)流是否符合Class文件格式的規(guī)范片酝，經(jīng)過該階段的驗(yàn)證后囚衔，字節(jié)流才會進(jìn)入內(nèi)存的方法區(qū)中進(jìn)行存儲，后面的三個驗(yàn)證都是基于方法區(qū)的存儲結(jié)構(gòu)進(jìn)行的雕沿。
• 2）元數(shù)據(jù)驗(yàn)證：對類中的各數(shù)據(jù)類型進(jìn)行語法校驗(yàn)练湿，保證不存在不符合Java語法規(guī)范的元數(shù)據(jù)信息。
• 3）字節(jié)碼驗(yàn)證：該階段驗(yàn)證的主要工作是進(jìn)行數(shù)據(jù)流和控制流分析晦炊，對類的方法體進(jìn)行校驗(yàn)分析鞠鲜，以保證被校驗(yàn)的類的方法在運(yùn)行時不會做出危害虛擬機(jī)安全的行為。
• 4）符號引用驗(yàn)證：這是最后一個階段的驗(yàn)證断国，它發(fā)生在虛擬機(jī)將符號引用轉(zhuǎn)化為直接引用的時候贤姆，主要是對類自身以外的信息（常量池中的各種符號引用）進(jìn)行匹配性的校驗(yàn)。

3.準(zhǔn)備

準(zhǔn)備階段是正式為類變量分配內(nèi)存并設(shè)置類變量初始值的階段稳衬，這些內(nèi)存都將在方法區(qū)中進(jìn)行分配

• 1）這時候進(jìn)行內(nèi)存分配的僅包括類變量（static）霞捡，而不包括實(shí)例變量，實(shí)例變量會在對象實(shí)例化時隨著對象一塊分配在Java堆中薄疚。
  2）這里所設(shè)置的初始值通常情況下是數(shù)據(jù)類型默認(rèn)的初始值值（如0碧信、0L、null街夭、false等）砰碴，具體的賦值是在初始化過程中，而常量是在這個時候進(jìn)行賦值的板丽。

解析

解析階段是虛擬機(jī)將常量池內(nèi)的符號引用替換為直接引用的過程呈枉。

• 1)、類或接口的解析：判斷所要轉(zhuǎn)化成的直接引用是對數(shù)組類型埃碱，還是普通的對象類型的引用猖辫，從而進(jìn)行不同的解析。
• 2)砚殿、字段解析：對字段進(jìn)行解析時啃憎，會先在本類中查找是否包含有簡單名稱和字段描述符都與目標(biāo)相匹配的字段，如果有似炎，則查找結(jié)束辛萍；如果沒有，則會按照繼承關(guān)系從上往下遞歸搜索該類所實(shí)現(xiàn)的各個接口和它們的父接口羡藐，還沒有叹阔，則按照繼承關(guān)系從上往下遞歸搜索其父類，直至查找結(jié)束传睹。
• 3)、類方法解析：對類方法的解析與對字段解析的搜索步驟差不多岸晦，只是多了判斷該方法所處的是類還是接口的步驟欧啤，而且對類方法的匹配搜索睛藻，是先搜索父類，再搜索接口邢隧。
• 4)店印、接口方法解析：與類方法解析步驟類似，只是接口不會有父類倒慧，因此按摘，只遞歸向上搜索父接口就行了。

初始化

類初始化階段是類加載過程的最后一步纫谅，為類的靜態(tài)變量賦予正確的初始值炫贤，JVM負(fù)責(zé)對類進(jìn)行初始化，主要對類變量進(jìn)行初始化付秕。在Java中對類變量進(jìn)行初始值設(shè)定有兩種方式：

• ①聲明類變量時指定初始值
• ②使用靜態(tài)代碼塊為類變量指定初始值

以上也可知兰珍，方法區(qū)存儲了靜態(tài)變量、類信息
堆中存儲了類變量（局部變量）
擴(kuò)展：即時編譯器（JIT Just In Time）編譯后的一些熱點(diǎn)代碼也會存放在方法區(qū)
常量數(shù)據(jù)在編譯訪問常量的代碼時才會放入方法區(qū)中询吴。
由上面介紹可以知道掠河，方法區(qū)存放著各線程都可用的數(shù)據(jù)，因此是線程共享的猛计。

類的實(shí)例化

類實(shí)例化的一般過程是：
父類的類構(gòu)造器<clinit>() -> 子類的類構(gòu)造器<clinit>() -> 父類的成員變量和實(shí)例代碼塊 -> 父類的構(gòu)造函數(shù) -> 子類的成員變量和實(shí)例代碼塊 -> 子類的構(gòu)造函數(shù)->靜態(tài)代碼塊->方法唠摹。
在類的實(shí)例化過程中，首先會在虛擬機(jī)棧中奉瘤，保存實(shí)例對象的引用勾拉，具體對象的屬性實(shí)例會存放在堆中。
擴(kuò)展：這里也可以理解垃圾的生成

Test testA = new Test();
Test testB = new Test();
testA.setName("a");
testB.setName("b");
testB = testA;

以上偽代碼可解釋毛好，當(dāng)引用關(guān)系變化時望艺，原有testB.setName("b");所對應(yīng)的堆中的內(nèi)存就可以當(dāng)做垃圾回收。
堆除了對象實(shí)例肌访，還包括數(shù)組找默，所以這也解釋為什么會報java.lang.OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit

方法調(diào)用

當(dāng)線程執(zhí)行一個方法時，就會隨之創(chuàng)建一個對應(yīng)的棧幀吼驶，并將建立的棧幀壓棧惩激。
將局部變量表(Local Variables)、操作數(shù)棧(Operand Stack)蟹演、指向當(dāng)前方法所屬的類的運(yùn)行時常量池（運(yùn)行時常量池的概念在方法區(qū)部分會談到）的引用(Reference to runtime constant pool)风钻、方法返回地址(Return Address)和一些額外的附加信息壓入虛擬機(jī)棧中。
這也就解釋了為什么遞歸過多會導(dǎo)致StackOverflowError酒请，因?yàn)闀粩嗟耐鶙Ｖ袎喝?code>方法返回地址骡技。
這部分是在線程執(zhí)行方法時生成，故也可以知是線程私有的。
擴(kuò)展：程序計數(shù)器存儲當(dāng)前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號指示器布朦。指向下一條要執(zhí)行的指令囤萤。因此也是線程私有的。

JVM內(nèi)存結(jié)構(gòu)

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堆

堆的作用是存放對象實(shí)例和數(shù)組是趴。從結(jié)構(gòu)上來分涛舍，可以分為新生代和老年代。而新生代又可以分為Eden 空間唆途、From Survivor 空間（s0）富雅、To Survivor 空間（s1）。 所有新生成的對象首先都是放在新生代的肛搬。需要注意没佑，Survivor的兩個區(qū)是對稱的，沒先后關(guān)系滚婉，所以同一個區(qū)中可能同時存在從Eden復(fù)制過來的對象图筹，和從前一個Survivor復(fù)制過來的對象，而復(fù)制到老年代的只有從第一個Survivor區(qū)過來的對象让腹。而且远剩，Survivor區(qū)總有一個是空的。
如圖：-Xms設(shè)置堆的最小空間大小骇窍。-Xmx設(shè)置堆的最大空間大小瓜晤。-XX:NewSize設(shè)置新生代最小空間大小。-XX:MaxNewSize設(shè)置新生代最小空間大小腹纳。

方法區(qū)

方法區(qū)（Method Area）與Java 堆一樣痢掠，是各個線程共享的內(nèi)存區(qū)域，也有人把方法區(qū)稱為“永久代”（Permanent Generation）嘲恍，在Java8中永生代徹底消失了足画。
如圖：-XX:PermSize 設(shè)置最小空間 -XX:MaxPermSize 設(shè)置最大空間。

方法棧

每個線程會有一個私有的棧佃牛。每個線程中方法的調(diào)用又會在本棧中創(chuàng)建一個棧幀淹辞。
如圖：-Xss控制每個線程棧的大小。

本地方法棧

本地方法棧（Native Method Stacks）與虛擬機(jī)棧所發(fā)揮的作用是非常相似的俘侠，其區(qū)別不過是虛擬機(jī)棧為虛擬機(jī)執(zhí)行Java 方法（也就是字節(jié)碼）服務(wù)象缀，而本地方法棧則是為虛擬機(jī)使用到的Native 方法服務(wù)。
如圖：-Xss控制每個線程的大小爷速。