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描述java虛擬機加載類的過程，要詳盡！

先笑搏禪將銀賀class文件讀到JVM,找到static

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的變量并初始化，在找到static代碼段執(zhí)行，在初始化普通變量，然后是構(gòu)造方法。最后載碰塵入其他方法。

什么是Java虛擬機?

虛擬機是一種抽象化的計算機，通過在實際的計算機上仿真模擬各種計算機功能來實現(xiàn)的。

Java虛擬機有自己完善的硬體架構(gòu)，如處理器、堆棧、寄存器等，還具有相應(yīng)的指令系統(tǒng)。JVM屏蔽了與具體操作系統(tǒng)平臺相關(guān)的信息，使得Java程序只需生成在Java虛擬機上運行的目標(biāo)代碼（字節(jié)碼），就可以在多種平臺上不加修改地運行。

這種解釋應(yīng)該算是正確的，但是只描述了虛擬機的外部行為和功能，并沒有針對內(nèi)部原理做出說明。搜段薯一般情況下我們不需要知道虛擬機的運行原理，只要專注寫java代碼就可以了，這也正是虛擬機之所以存在的原因--屏蔽底層操作系統(tǒng)平臺的不同并且減少基于原生語言開發(fā)的復(fù)雜性，使java這門語言能夠跨各種平臺（只要虛擬機廠商在特定平臺上實現(xiàn)了虛擬機），并且簡單易用。這些都是虛擬機的外部特性，但是從這些信息來解釋虛擬機，未免太籠統(tǒng)了，無法讓我們知道內(nèi)部原理。

從進(jìn)程的角度解釋JVM

讓我們嘗試從操作系統(tǒng)的層面來理解虛擬機。我們知道，虛擬機是運行在操作系統(tǒng)之中的，那么什么東西才能在操作系統(tǒng)中運行呢？當(dāng)然是進(jìn)程，因為進(jìn)程是操作系統(tǒng)中的執(zhí)行單位?？梢赃@樣理解，當(dāng)它在運行的時候，它就是一個操作系統(tǒng)中的進(jìn)程實例，當(dāng)它沒有在運行時（作為可執(zhí)行文件存放于文件系統(tǒng)中），可以把它叫做程序。

對命令行比較熟悉的同學(xué)，都知道其實一個命令對應(yīng)一個可執(zhí)行的二進(jìn)制文件，當(dāng)敲下這個命令并且回車后，就會創(chuàng)建一個進(jìn)程，加載對應(yīng)的可執(zhí)行文件到進(jìn)程的地址空間中，并且執(zhí)行其中的指令。下面對比C語言和Java語言的HelloWorld程序來說明問題。

首先編寫C語言版的HelloWorld程序。

編譯C語言版的HelloWorld程序：

gcc HelloWorld.c -o HelloWorld

運行C語言版的HelloWorld程序：

zhangjg@linux:/deve/workspace/HelloWorld/src$ ./HelloWorld

hello world

gcc編譯器編譯后的文件直接就是可被操作系統(tǒng)識別的二進(jìn)制可執(zhí)行文件，當(dāng)我們在命令行中敲下 ./HelloWorld這條命令的時候， 直接創(chuàng)建一個進(jìn)程， 并且將可執(zhí)行文件加載到進(jìn)程的地址空間中， 執(zhí)行文件中的指令。

作為對比， 我們看一下Java版HelloWord程序的編譯和執(zhí)行形式。

首先編寫源文件HelloWord.java ：

編譯Java版的HelloWorld程序：

運行Java版的HelloWorld程序：

zhangjg@linux:/deve/workspace/HelloJava/src$ java -classpath . HelloWorld

HelloWorld

從上面的過程可以看到， 我們在運行Java版的HelloWorld程序的時燃槐候， 敲入的命令并不是 ./HelloWorld.class 。 因為class文件并不是可以直接被操作系統(tǒng)識別的二進(jìn)制可執(zhí)行文件 。 我們敲入的是java這個命令。 這個命令說明， 我們首先啟動的是一個叫做java的程序， 這個java程序在運行起來之后就是一個JVM進(jìn)程實例。

上面的命令執(zhí)行流程是這樣的：

java命令首先啟動虛擬機進(jìn)程，虛擬機進(jìn)程成功啟動后，讀取參數(shù)“HelloWorld”，把他作為初始類加載到內(nèi)存，對這個類進(jìn)行初始化和動態(tài)鏈接（關(guān)于類的初始化和世者動態(tài)鏈接會在后面的博客中介紹），然后從這個類的main方法開始執(zhí)行。也就是說我們的.class文件不是直接被系統(tǒng)加載后直接在cpu上執(zhí)行的，而是被一個叫做虛擬機的進(jìn)程托管的。首先必須虛擬機進(jìn)程啟動就緒，然后由虛擬機中的類加載器加載必要的class文件，包括jdk中的基礎(chǔ)類（如String和Object等），然后由虛擬機進(jìn)程解釋class字節(jié)碼指令，把這些字節(jié)碼指令翻譯成本機cpu能夠識別的指令，才能在cpu上運行。

從這個層面上來看，在執(zhí)行一個所謂的java程序的時候，真真正正在執(zhí)行的是一個叫做Java虛擬機的進(jìn)程，而不是我們寫的一個個的class文件。這個叫做虛擬機的進(jìn)程處理一些底層的操作，比如內(nèi)存的分配和釋放等等。我們編寫的class文件只是虛擬機進(jìn)程執(zhí)行時需要的“原料”。這些“原料”在運行時被加載到虛擬機中，被虛擬機解釋執(zhí)行，以控制虛擬機實現(xiàn)我們java代碼中所定義的一些相對高層的操作，比如創(chuàng)建一個文件等，可以將class文件中的信息看做對虛擬機的控制信息，也就是一種虛擬指令。

編程語言也有自己的原理， 學(xué)習(xí)一門語言， 主要是把它的原理搞明白。 看似一個簡單的HelloWorld程序， 也有很多深入的內(nèi)容值得剖析。

JVM體系結(jié)構(gòu)簡介

為了展示虛擬機進(jìn)程和class文件的關(guān)系，特意畫了下面一張圖：

根據(jù)上圖表達(dá)的內(nèi)容，我們編譯之后的class文件是作為Java虛擬機的原料被輸入到Java虛擬機的內(nèi)部的，那么具體由誰來做這一部分工作呢？其實在Java虛擬機內(nèi)部，有一個叫做類加載器的子系統(tǒng)，這個子系統(tǒng)用來在運行時根據(jù)需要加載類。注意上面一句話中的“根據(jù)需要”四個字。在Java虛擬機執(zhí)行過程中，只有他需要一個類的時候，才會調(diào)用類加載器來加載這個類，并不會在開始運行時加載所有的類。就像一個人，只有餓的時候才去吃飯，而不是一次把一年的飯都吃到肚子里。一般來說，虛擬機加載類的時機，在第一次使用一個新的類的時候。本專欄后面的文章會具體討論Java中的類加載器。

由虛擬機加載的類，被加載到Java虛擬機內(nèi)存中之后，虛擬機會讀取并執(zhí)行它里面存在的字節(jié)碼指令。虛擬機中執(zhí)行字節(jié)碼指令的部分叫做執(zhí)行引擎。就像一個人，不是把飯吃下去就完事了，還要進(jìn)行消化，執(zhí)行引擎就相當(dāng)于人的腸胃系統(tǒng)。在執(zhí)行的過程中還會把各個class文件動態(tài)的連接起來。關(guān)于執(zhí)行引擎的具體行為和動態(tài)鏈接相關(guān)的內(nèi)容也會在本專欄后續(xù)的文章中進(jìn)行討論。

我們知道，Java虛擬機會進(jìn)行自動內(nèi)存管理。具體說來就是自動釋放沒有用的對象，而不需要程序員編寫代碼來釋放分配的內(nèi)存。這部分工作由垃圾收集子系統(tǒng)負(fù)責(zé)。

從上面的論述可以知道， 一個Java虛擬機實例在運行過程中有三個子系統(tǒng)來保障它的正常運行，分別是類加載器子系統(tǒng)， 執(zhí)行引擎子系統(tǒng)和垃圾收集子系統(tǒng)。 如下圖所示：

虛擬機的運行，必須加載class文件，并且執(zhí)行class文件中的字節(jié)碼指令。它做這么多事情，必須需要自己的空間。就像人吃下去的東西首先要放在胃中。虛擬機也需要空間來存放個中數(shù)據(jù)。首先，加載的字節(jié)碼，需要一個單獨的內(nèi)存空間來存放；一個線程的執(zhí)行，也需要內(nèi)存空間來維護方法的調(diào)用關(guān)系，存放方法中的數(shù)據(jù)和中間計算結(jié)果；在執(zhí)行的過程中，無法避免的要創(chuàng)建對象，創(chuàng)建的對象需要一個專門的內(nèi)存空間來存放。關(guān)于虛擬機運行時數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容，也會出現(xiàn)在本專欄后續(xù)的文章中。虛擬機的運行時內(nèi)存區(qū)大概可以分成下圖所示的幾個部分。(這里只是大概劃分，并沒有劃分的很精細(xì))

總結(jié)

寫到這里，基本上關(guān)于我對java虛擬機的理解就寫完了。這篇文章的主題雖然是深入理解Java虛擬機，但是你可能感覺一點也不“深入”，也只是泛泛而談。我也有這樣的感覺。限于自己水平有限，也只能這樣了，要是想深入理解java虛擬機，強烈建議讀一下三本書：

《深入Java虛擬機》

《深入理解Java虛擬機JVM高級特性與最佳實踐》

《Java虛擬機規(guī)范》

其實我也讀過這幾本書，但是它們對虛擬機的解釋也是基于一個外部模型，而沒有深入剖析虛擬機內(nèi)部的實現(xiàn)原理。虛擬機是一個大而復(fù)雜的東西，實現(xiàn)虛擬機的人都是大牛級別的，如果不是參與過虛擬機的實現(xiàn)，應(yīng)該很少有人能把它參透。本專欄后面的一些文章也參考了這三本書， 雖然講解Java語法的書不計其數(shù)， 但是深入講解虛擬機的書， 目前為止我就見過這三本，并且網(wǎng)上的資料也不是很多。

最后做一個總結(jié)：

1 虛擬機并不神秘，在操作系統(tǒng)的角度看來，它只是一個普通進(jìn)程。

2 這個叫做虛擬機的進(jìn)程比較特殊，它能夠加載我們編寫的class文件。如果把JVM比作一個人，那么class文件就是我們吃的食物。

3 加載class文件的是一個叫做類加載器的子系統(tǒng)。就好比我們的嘴巴，把食物吃到肚子里。

4 虛擬機中的執(zhí)行引擎用來執(zhí)行class文件中的字節(jié)碼指令。就好比我們的腸胃，對吃進(jìn)去的食物進(jìn)行消化。

5 虛擬機在執(zhí)行過程中，要分配內(nèi)存創(chuàng)建對象。當(dāng)這些對象過時無用了，必須要自動清理這些無用的對象。清理對象回收內(nèi)存的任務(wù)由垃圾收集器負(fù)責(zé)。就好比人吃進(jìn)去的食物，在消化之后，必須把廢物排出體外，騰出空間可以在下次餓的時候吃飯并消化食物。

擴展資料：

關(guān)于JAVA虛擬機的參數(shù)說明如下：

1、運行class文件

執(zhí)行帶main方法的class文件，Java虛擬機[3]?命令參數(shù)行為：

java CLASS文件名

注意：CLASS文件名不要帶文件后綴.class

例如：

java Test

如果執(zhí)行的class文件是帶包的，即在類文件中使用了：

package ；包名

那應(yīng)該在包的基路徑下執(zhí)行，Java虛擬機命令行參數(shù)：

java ；包名.CLASS文件名

例如：

PackageTest.java中，其包名為：com.ee2ee.test，對應(yīng)的語句為：

package com.ee2ee.test;

PackageTest.java及編譯后的class文件PackageTest.class的存放目錄如下：

classes

|__com

|__ee2ee

|__test

|__PackageTest.java

|__PackageTest.class

要運行PackageTest.class，應(yīng)在classes目錄下執(zhí)行：

java com.ee2ee.test.PackageTest

2、運行jar文件中的class

原理和運行class文件一樣，只需加上參數(shù)-cp jar文件名；即可。

例如：執(zhí)行test.jar中的類com.ee2ee.test.PackageTest，命令行如下：

java -cp test.jar com.ee2ee.test.PackageTest

3、顯示JDK版本信息

當(dāng)一臺機器上有多個jdk版本時，需要知道當(dāng)前使用的是那個版本的jdk，使用參數(shù)-version即可知道其版本，命令行為：

java -version

4、增加虛擬機可以使用的最大內(nèi)存

Java虛擬機可使用的最大內(nèi)存是有限制的，缺省值通常為64MB或128MB。

如果一個應(yīng)用程序為了提高性能而把數(shù)據(jù)加載內(nèi)存中而占用較大的內(nèi)存，比如超過了默認(rèn)的最大值128MB，需要加大java虛擬機可使用的最大內(nèi)存，否則會出現(xiàn)Out of Memory的異常。啟動java時，需要使用如下兩個參數(shù)：

-Xms java虛擬機初始化時使用的內(nèi)存大小

-Xmx java虛擬機可以使用的最大內(nèi)存

以上兩個命令行參數(shù)中設(shè)置的size，可以帶單位，例如：256m表示256MB

舉例說明：

java -Xms128m -Xmx256m ...

表示Java虛擬機初始化時使用的內(nèi)存為128MB，可使用的最大內(nèi)存為256MB。

對于tomcat，可以修改其腳本catalina. sh（Unix平臺）或catalina.bat（Windows平臺），設(shè)置變量JAVA_OPTS即可，例如：

JAVA_OPTS='-Xms128m -Xmx256m'

參考資料：百度百科-java虛擬機

Java：Class.forName()會將一個類加載入到虛擬機嗎？

//會加載類的。

//下面有一個困頌舉例說汪指鄭明。

public class Exam

{

public static void main(String[] args) throws Exception

{

// 會輸出：

// 靜態(tài)初始化塊

// 調(diào)逗仿用函數(shù)設(shè)置靜態(tài)變量N的值為：100

// 所以，Class.forName("C");加載了類C。

Class.forName("C");

}

}

class C

{

static

{

System.out.println("靜態(tài)初始化塊");

}

static int getN()

{

int t=100;

System.out.println("調(diào)用函數(shù)設(shè)置靜態(tài)變量N的值為："+t);

return t;

}

static int N=C.getN();

}

java虛擬機工作原理？

從宏觀上介紹一下Java虛擬機的工作原理。從最初編寫的Java源文件（.java文件）是如何一步步執(zhí)行的，如下圖所示，首先Java源文件經(jīng)過前端編譯器（javac或ECJ）將.java文件編譯為Java字節(jié)碼文件，然后JRE加載Java字節(jié)碼文件，載入系統(tǒng)分配給JVM的內(nèi)存區(qū)，然后執(zhí)行引擎解釋或編譯類文件，再由即時編譯器將字節(jié)碼轉(zhuǎn)化為機器碼。主要介紹下圖中的類加載器和運行時數(shù)據(jù)區(qū)兩個部分。

（1）類加載指將類的字節(jié)碼文件（.class）中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)讀入內(nèi)存，將其放在運行時數(shù)據(jù)區(qū)的方法區(qū)內(nèi)，然后在堆上創(chuàng)建java.lang.Class對象，封裝類在方法區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。類加載的最終產(chǎn)品是位于堆中的類對象，類對象封裝了類在方法區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且向JAVA程序提供了訪問方法區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的接口。如下是類加載器的層次關(guān)系圖。

啟動類加載器（BootstrapClassLoader）：在JVM運行時被創(chuàng)建，負(fù)責(zé)加載存放在JDK安裝目錄下的jre\lib的類文件，或者被-Xbootclasspath參數(shù)指定的路徑中，并且能被虛擬機識別的類庫（如rt.jar，所有的java.*開頭的類均被Bootstrap ClassLoader加載）。啟動類無法被JAVA程序直接引用。

擴展類加載器（Extension ClassLoader）：該類加載器負(fù)責(zé)加載JDK安裝目錄下的\jre\lib\ext的類，或者由java.ext.dirs系統(tǒng)變量指定路徑中的所有類庫，開發(fā)者也可以直接使用擴展類加載器。

應(yīng)用程序類加載器（AppClassLoader）：負(fù)責(zé)加載用戶類路徑（Classpath）所指定的類，開發(fā)者可以直接使用該類加載器，如果應(yīng)用程序中沒有定義過自己的類加載器，該類加載器為默認(rèn)的類加載器。

用戶自定義類加載器（User ClassLoader）：JVM自帶的類加載器是從本地文件系統(tǒng)加載標(biāo)準(zhǔn)的java class文件，而自定義的類加載器可以做到在執(zhí)行非置信代碼之前，自動驗證數(shù)字簽名，動態(tài)地創(chuàng)建符合用戶特定需要的定制化構(gòu)建類，從特定的場所（數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)中）取得java class。

注意如上的類加載器并不是通過繼承的方式實現(xiàn)的，而是通過組合的方式實現(xiàn)的。而JAVA虛擬機的加載模式是一種委派模式，如上圖中的1-7步所示。下層的加載器能夠看到上層加載器中的類，反之則不行。類加載器可以加載類但是不能卸載類。說了一大堆，還是感覺需要拿點代碼說事。

首先悔陸先定義自己的類加載器MyClassLoader，繼承自ClassLoader，并覆蓋了父類的findClass(String name)方法，如下：

利用定義的類加載器加載指定的字節(jié)碼文件，如通過MyClassLoader加載C:\\Users\\Administrator\\下的Test.class字節(jié)碼文件，代碼如下所示：

（2）運行時數(shù)據(jù)區(qū)

字節(jié)碼的加載第一步，其后分別是認(rèn)證、準(zhǔn)備、解析、初始化，那么這些步驟又具體做了哪些工作，如下圖所示：

（3）如下將介紹運行時數(shù)據(jù)區(qū)，主要分為方法區(qū)、碧櫻頃Java堆、虛擬機棧、本地方法棧、程序計數(shù)器。其中方法區(qū)和Java堆一樣，是各個線程共享的內(nèi)存區(qū)域，而頌巖虛擬機棧、本地方法棧、程序計數(shù)器是線程私有的內(nèi)存區(qū)。

Java堆：Java堆是Java虛擬機所管理的內(nèi)存中最大的一塊，被進(jìn)程的所有線程共享，在虛擬機啟動時被創(chuàng)建。該區(qū)域的唯一目的就是存放對象實例，幾乎所有的對象實例都在這里分配內(nèi)存，隨著JIT編譯器的發(fā)展與逃逸分支技術(shù)逐漸成熟，棧上分配、標(biāo)量替換等優(yōu)化技術(shù)使得對象在堆上的分配內(nèi)存變得不是那么“絕對”。Java堆是垃圾收集器管理的主要區(qū)域。由于現(xiàn)在的收集器基本都采用分代收集算法，所以Java堆中還可以分為老年代和新生代(Eden、From Survivor、To Survivor)。根據(jù)Java虛擬機規(guī)范，Java堆可以處于物理上不連續(xù)的內(nèi)存空間，只要邏輯上連續(xù)即可。該區(qū)域的大小可以通過-Xmx和-Xms參數(shù)來擴展，如果堆中沒有內(nèi)存完成實例分配，并且堆也無法擴展，將會拋出OutOfMemoryError異常。

方法區(qū)：用于存儲被Java虛擬機加載的類信息、常量、靜態(tài)變量、即時編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)。不同于Java堆的是，Java虛擬機規(guī)范對方法區(qū)的限制非常寬松，可以選擇不實現(xiàn)垃圾收集。但并非數(shù)據(jù)進(jìn)入了方法區(qū)就“永久”存在了，這區(qū)域內(nèi)存回收目標(biāo)主要是針對常量池的回收和對類型的卸載。如果該區(qū)域內(nèi)存不足也會拋出OutOfMemoryError異常。

常量池：這個名詞可能大家也經(jīng)常見，是方法區(qū)的一部分。Class文件除了有類的版本、字段、方法、接口等描述信息外，還有一項信息就是常量池，用于存放編譯期生成的各種字面量和符號引用。Java虛擬機運行期間，也可能將新的常量放入常量池（如String類的intern()方法）。

虛擬機棧：線程私有，生命周期與線程相同。虛擬機棧描述的是Java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型：每個方法在執(zhí)行時都會創(chuàng)建一個棧幀用于存儲局部變量表、操作數(shù)棧、動態(tài)鏈接、方法出口等信息。每個方法從調(diào)用直至執(zhí)行完成的過程，就對應(yīng)著一個棧幀在虛擬機棧中入棧到出棧的過程。如果請求的站深度大于虛擬機所允許的深度，將拋出StackOverflowError異常，虛擬機棧在動態(tài)擴展時如果無法申請到足夠的內(nèi)存，就會拋出OutOfMemoryError異常。

過最簡單的一段代碼解釋一下，程序在運行時數(shù)據(jù)區(qū)個部分的變化情況。

（4）通過編譯器將Test.java文件編譯為Test.class，利用javap -verbose Test.class對編譯后的字節(jié)碼進(jìn)行分析，如下圖所示：

（5）看看運行時數(shù)據(jù)區(qū)的變化：

本文名稱：JAVA虛擬機類加載代碼 java虛擬機加載java文件
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