這不是一篇描述jvm是什么的文章，也不介紹jvm跨平臺(tái)的特性，也不是講述jvm安全特性的文章，更不是講解jvm指令操作，數(shù)據(jù)運(yùn)算的文章，本文重點(diǎn)講述類(lèi)型的生命周期。

類(lèi)型的生命周期涉及到：類(lèi)的裝載、jvm體系結(jié)構(gòu)、垃圾回收機(jī)制。

為什么要講jvm體系結(jié)構(gòu)？因?yàn)轭?lèi)的裝載和垃圾回收機(jī)制都和jvm體系結(jié)構(gòu)息息相關(guān)。

那么什么是jvm體系結(jié)構(gòu)呢？

當(dāng)jvm運(yùn)行起來(lái)的時(shí)候，它會(huì)向系統(tǒng)申請(qǐng)一片內(nèi)存區(qū)（不同的jvm實(shí)現(xiàn)可能不同，有些可以使用虛擬內(nèi)存），將這塊內(nèi)存分出一部分存儲(chǔ)許多東西，例如：程序創(chuàng)建的對(duì)象，傳遞給方法的參數(shù)，返回值，局部變量等等，我們將這塊內(nèi)存稱(chēng)之為運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)，運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)可以劃分成方法區(qū)、堆、java棧、pc 寄存器、本地方法棧。看到上面這幅圖，和這些解說(shuō)你可能大概的明白jvm體系是個(gè)啥樣子，但是你或許還不了解運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)里面方法區(qū)等用來(lái)干嘛的。

方法區(qū)：當(dāng)虛擬機(jī)裝載一個(gè)class文件的時(shí)候，它會(huì)從這個(gè)class文件包含的二進(jìn)制數(shù)據(jù)中解析類(lèi)型信息，然后將這些類(lèi)型信息放到方法區(qū)中。因?yàn)榉椒▍^(qū)是被所有線程共享的，所以必須考慮數(shù)據(jù)的線程安全。假如兩個(gè)線程都在試圖找lava的類(lèi)，在lava類(lèi)還沒(méi)有被加載的情況下，只應(yīng)該有一個(gè)線程去加載，而另一個(gè)線程等待。

PC寄存器：每個(gè)新線程產(chǎn)生都將得到自己的pc寄存器以及一個(gè)java棧幀。

堆：存放程序運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的所有對(duì)象。堆是一個(gè)線程共享的內(nèi)存區(qū)，所以我們寫(xiě)多線程程序的時(shí)候需要考慮并發(fā)。

Java棧：java棧由許多棧幀組成的，如圖，當(dāng)一個(gè)線程調(diào)用java方法時(shí)，虛擬機(jī)壓入一個(gè)新的棧幀到j(luò)ava棧中，當(dāng)方法返回的時(shí)候，這個(gè)棧幀被從java棧彈出并被拋棄。

那么現(xiàn)在你應(yīng)該可以想象到一些jvm是怎么工作的了，是不是應(yīng)該接著講具體工作原理了呢？。但是不急，先了解下類(lèi)的裝載機(jī)制。

了解類(lèi)的裝載機(jī)制之前先了解jvm里面的類(lèi)裝載器：BootstrapLoader、ExtClassLoader、 AppClassLoader；ExtClassLoader（負(fù)責(zé)裝載jre下面的rt.jar,charsets.jar）和 AppClassLoader(負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)載classpath下面的類(lèi)包)是ClassLoader（抽象類(lèi)）的子類(lèi)；

BootstrapLoader（負(fù)責(zé)裝載jre核心類(lèi)庫(kù)）是根裝載器，是c/c++寫(xiě)的，在java里面看不到它。

這三個(gè)類(lèi)裝載器存在父子關(guān)系，根裝載器是ExtClassLoader父裝載器，ExtClassLoader是AppClassLoader父裝載器；

Jvm中類(lèi)的裝載也是安全機(jī)制沙箱模型的***道門(mén)檻。Java裝載類(lèi)使用雙親委派模式即全盤(pán)負(fù)責(zé)委托機(jī)制。好現(xiàn)在讓我們了解裝載大概流程。

當(dāng)裝載一個(gè)類(lèi)的時(shí)候，若是由用戶(hù)指定一個(gè)類(lèi)裝載器裝載的話(huà)，那么那個(gè)類(lèi)裝載器會(huì)先委派給父類(lèi)裝載器，一直委派到根裝載器，如果裝載的是一個(gè) java.lang.String，由于它是核心類(lèi)庫(kù)的而且已經(jīng)被裝載過(guò)了，那么就會(huì)直接返回一個(gè)class對(duì)象，那么如果是一個(gè)根裝載器找不到的類(lèi)呢？接著就會(huì)交給子類(lèi)（下一級(jí)父類(lèi)）裝載器，如果還是沒(méi)有找到類(lèi)文件，接著就會(huì)由之前用戶(hù)指定的那個(gè)類(lèi)裝載器裝載。（這里沒(méi)有說(shuō)明裝載超類(lèi)的過(guò)程，請(qǐng)勿疏忽）。

如果是有人惡意的寫(xiě)了一個(gè)基礎(chǔ)類(lèi)java.lang.String，那么會(huì)影響虛擬機(jī)嗎？不會(huì)因?yàn)檫@個(gè)類(lèi)最終會(huì)交由根裝載器裝載，而根裝載器只會(huì)去 jre核心類(lèi)庫(kù)加載，最終返回的class類(lèi)型并不是用戶(hù)寫(xiě)的String，而且系統(tǒng)自帶的String，也就是說(shuō)用戶(hù)寫(xiě)String永遠(yuǎn)不會(huì)被加載。

了解了類(lèi)裝載器是怎么工作了之后，我們也需要了解下class文件格式；

TheClassFileStructure  
ClassFile{  
u4magic;//魔數(shù)  
u2minor_version;//class次版本號(hào)  
u2major_version;//class主版本號(hào)  
u2constant_pool_count;//常量池計(jì)數(shù)  
cp_infoconstant_pool[constant_pool_count-1];//常量池  
u2access_flags;//修飾符  
u2this_class;//常量池索引  
u2interfaces_count;  
u2interfaces[interfaces_count];  
u2fields_count;  
field_infofields[fields_count];  
u2methods_count;  
method_infomethods[methods_count];  
u2attributes_count;  
attribute_infoattributes[attrributes_count];  
} 

我們需要了解的有很多，但是我們難以理解的就是cp_infoconstant_pool常量池。

一個(gè)常量池里面有很多表：

CONSTANT_Utf8 UTF-8編碼的Unicode字符串

CONSTANT_Integer int類(lèi)型的字面值

CONSTANT_Float float類(lèi)型的字面值

CONSTANT_Long long類(lèi)型的字面值

CONSTANT_Double double類(lèi)型的字面值

CONSTANT_Class 對(duì)一個(gè)類(lèi)或接口的符號(hào)引用

CONSTANT_String String類(lèi)型字面值的引用

CONSTANT_Field ref對(duì)一個(gè)字段的符號(hào)引用

CONSTANT_Method ref對(duì)一個(gè)類(lèi)中方法的符號(hào)引用

CONSTANT_InterfaceMethod ref對(duì)一個(gè)接口中方法的符號(hào)引用

CONSTANT_NameAndType 對(duì)一個(gè)字段或方法的部分符號(hào)引用

這些表結(jié)構(gòu)我也不解釋了，如果對(duì)class文件不夠了解也沒(méi)什么關(guān)系，知道個(gè)大概也行。那么我們了解了jvm體系，類(lèi)裝載器工作流程，那么我們細(xì)看下類(lèi)裝載器工作中，jvm運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的變化，方法區(qū)里面的結(jié)構(gòu)等等。

在類(lèi)裝載的過(guò)程中，每一個(gè)類(lèi)裝載器都會(huì)在方法區(qū)里面形成一張表，這張表記載著該裝載器和對(duì)應(yīng)的類(lèi)的權(quán)限定名。沒(méi)這么一張表就形成了jvm內(nèi)部的命名空間。同時(shí)在方法區(qū)里面還該類(lèi)的常量池等信息。

那么說(shuō)到這些，其實(shí)這個(gè)過(guò)程還是很模糊，而且很多知識(shí)也落下了，那么我們現(xiàn)在看一個(gè)詳細(xì)一點(diǎn)的裝載過(guò)程。

當(dāng)裝載一個(gè)普通的類(lèi)的時(shí)候，即調(diào)用類(lèi)裝載器的loadClass方法，如果希望裝載的類(lèi)還沒(méi)有被裝載到命名空間，那么jvm會(huì)傳遞一個(gè)該類(lèi)型的全限定名給類(lèi)裝載器，也就是常量池CONSTANT_Class_info（該表存儲(chǔ)著父類(lèi)、類(lèi)裝載器等信息）入口的裝載器，來(lái)試圖裝載被引用的類(lèi)型，如果發(fā)起引用的類(lèi)型是被jvm裝載器定義的，那么由jvm類(lèi)裝載器裝載，否則由用戶(hù)自定義裝載器裝載，那么一旦被引用的類(lèi)型被裝載了，jvm仔細(xì)檢查它的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，如果類(lèi)是是一個(gè)類(lèi)，并且不是java.lang.Object。jvm根據(jù)數(shù)據(jù)得到它的全限定名進(jìn)行裝載（遞歸的應(yīng)用了）這個(gè)過(guò)程還需要遞歸超接口。

裝載差不多講完了，一個(gè)完整的過(guò)程是：裝載連接——初始化。

那么連接和初始化就一帶而過(guò)了，重點(diǎn)放在垃圾回收。

連接的過(guò)程主要是驗(yàn)證（確認(rèn)類(lèi)型符合java語(yǔ)言的語(yǔ)義，并且它不會(huì)危及虛擬機(jī)的完整性）、準(zhǔn)備（java虛擬機(jī)為類(lèi)變量分配內(nèi)存，設(shè)計(jì)默認(rèn)初始值）、解析（在類(lèi)型的常量池中尋找類(lèi)、接口、字段和方法的符合引用，把這些符號(hào)引用替換成直接引用的過(guò)程）。

初始化的時(shí)候，如果類(lèi)存在直接超類(lèi)，且超類(lèi)還沒(méi)有被初始化，就先初始化直接超類(lèi)。初始化接口并不需要初始化它的父接口。

補(bǔ)充：

Jvm當(dāng)運(yùn)行某個(gè)方法的時(shí)候，先把這個(gè)方法壓入java棧中，里面包含局部變量等信息，那么對(duì)象放入哪里呢？壓入棧的是對(duì)象的引用，即變量，所有的對(duì)象都存儲(chǔ)在堆中。

為什么要把對(duì)象放入堆，把變量之類(lèi)的數(shù)據(jù)放入棧呢？說(shuō)白了，對(duì)象太大了，存入棧中運(yùn)算麻煩。（當(dāng)然標(biāo)準(zhǔn)的回答不是這樣的，我這里僅僅是說(shuō)明實(shí)質(zhì)）

了解了這么一個(gè)過(guò)程之后，我們必然要了解垃圾回收機(jī)制了。

基本回收算法

1. 引用計(jì)數(shù)：比較古老的回收算法。原理是此對(duì)象有一個(gè)引用，即增加一個(gè)計(jì)數(shù)，刪除一個(gè)引用則減少一個(gè)計(jì)數(shù)。垃圾回收時(shí)，只用收集計(jì)數(shù)為0的對(duì)象。此算法最致命的是無(wú)法處理循環(huán)引用的問(wèn)題。

2. 標(biāo)記-清除：此算法執(zhí)行分兩階段。***階段從引用根節(jié)點(diǎn)開(kāi)始標(biāo)記所有被引用的對(duì)象，第二階段遍歷整個(gè)堆，把未標(biāo)記的對(duì)象清除。此算法需要暫停整個(gè)應(yīng)用，同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存碎片。

3. 復(fù)制：此算法把內(nèi)存空間劃為兩個(gè)相等的區(qū)域，每次只使用其中一個(gè)區(qū)域。垃圾回收時(shí)，遍歷當(dāng)前使用區(qū)域，把正在使用中的對(duì)象復(fù)制到另外一個(gè)區(qū)域中。次算法每次只處理正在使用中的對(duì)象，因此復(fù)制成本比較小，同時(shí)復(fù)制過(guò)去以后還能進(jìn)行相應(yīng)的內(nèi)存整理，不過(guò)出現(xiàn)碎片問(wèn)題。當(dāng)然，此算法的缺點(diǎn)也是很明顯的，就是需要兩倍內(nèi)存空間。

4. 標(biāo)記-整理：此算法結(jié)合了標(biāo)記-清除和復(fù)制兩個(gè)算法的優(yōu)點(diǎn)。也是分兩階段，***階段從根節(jié)點(diǎn)開(kāi)始標(biāo)記所有被引用對(duì)象，第二階段遍歷整個(gè)堆，把清除未標(biāo)記對(duì)象并且把存活對(duì)象壓縮到堆的其中一塊，按順序排放。此算法避免了標(biāo)記-清除的碎片問(wèn)題，同時(shí)也避免了復(fù)制算法的空間問(wèn)題。

5. 增量收集：實(shí)施垃圾回收算法，即：在應(yīng)用進(jìn)行的同時(shí)進(jìn)行垃圾回收。

6. 分代：基于對(duì)對(duì)象生命周期分析后得出的垃圾回收算法。把對(duì)象分為年青代、年老代、持久代，對(duì)不同生命周期的對(duì)象使用不同的算法（上述方式中的一個(gè)）進(jìn)行回收。現(xiàn)在的垃圾回收器（從J2SE1.2開(kāi)始）都是使用此算法的。

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