JVM中類型的生命周期是什么

本篇文章給大家分享的是有關(guān)JVM中類型的生命周期是什么，小編覺得挺實(shí)用的，因此分享給大家學(xué)習(xí)，希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲，話不多說(shuō)，跟著小編一起來(lái)看看吧。

下面重點(diǎn)講述  類型的生命周期。

類型的生命周期涉及到： 類的裝載、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)轭惖难b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)中解析類型信息。然這些類型信息放到方法區(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，在lava類還沒有被加載的情況下，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，先了解下類的裝載機(jī)制。

了解類的裝載機(jī)制之前先了解jvm里面的類裝載器：Bootstrap Loader、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下面的類包)是ClassLoader(抽象類)的子類;

Bootstrap Loader(負(fù)責(zé)裝載jre核心類庫(kù))是根裝載器是c/c++寫的在java里面看不到它。

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

Jvm中類的裝載也是安全機(jī)制沙箱模型的***道門檻。 Java裝載類使用“雙親委派模式”—即全盤負(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)類的時(shí)候，若是由用戶指定一個(gè)類裝載器裝載的話，那么那個(gè)類裝載器會(huì)先委派給父類裝載器，一直委派到根裝載器，如果裝載的是一個(gè)  java.lang.String，由于它是核心類庫(kù)的而且已經(jīng)被裝載過了，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呢?接著就會(huì)交給子類(下一級(jí)父類)裝載器，如果還是沒有找到類文件，接著就會(huì)由之前用戶指定的那個(gè)類裝載器裝載。(這里沒有說(shuō)明裝載超類的過程，請(qǐng)勿疏忽)。

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

了解了類裝載器是怎么工作了之后，我們也需要了解下class文件格式;

The ClassFile Structure ClassFile{ u4 magic;    //魔數(shù) u2 minor_version; //class 次版本號(hào) u2 major_version; //class 主版本號(hào)  u2 constant_pool_count;  //常量池計(jì)數(shù) cp_info constant_pool[constant_pool_count-1];  //常量池 u2 access_flags;   //修飾符 u2 this_class;  /常量池索引 u2 interfaces_count;   u2 interfaces[interfaces_count]; u2 fields_count; field_info fields[fields_count]; u2 methods_count; method_info methods[methods_count]; u2 attributes_count; attribute_info attributes[attrributes_count]; }

我們需要了解的有很多，但是我們難以理解的就是 cp_info constant_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類型的字面值

• CONSTANT_Float float類型的字面值

• CONSTANT_Long long類型的字面值

• CONSTANT_Double double類型的字面值

• CONSTANT_Class 對(duì)一個(gè)類或接口的符號(hào)引用

• CONSTANT_String String類型字面值的引用

• CONSTANT_Fieldref 對(duì)一個(gè)字段的符號(hào)引用

• CONSTANT_Methodref 對(duì)一個(gè)類中方法的符號(hào)引用

• CONSTANT_InterfaceMethodref 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文件不夠了解也沒什么關(guān)系，知道個(gè)大概也行。那么我們了解了 jvm體系，類裝載器工作流程，那么我們細(xì)看下 類裝載器工作中  ，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。

在類裝載的過程中，  每一個(gè)類裝載器都會(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)的類的權(quán)限定名。沒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)里面還該類的常量池等信息。

那么說(shuō)到這些，其實(shí)這個(gè)過程還是很模糊，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)的裝載過程。

當(dāng)裝載一個(gè)普通的類的時(shí)候，即調(diào)用類裝載器的loadClass方法,  如果希望裝載的類還沒有被裝載到命名空間，那么jvm會(huì)傳遞一個(gè)該類型的全限定名給類裝載器，也就是常量池CONSTANT_Class_info(該表存儲(chǔ)著父類、類裝載器等信息)入口的裝載器，來(lái)試圖裝載被引用的類型，如果發(fā)起引用的類型是被jvm裝載器定義的，那么由jvm類裝載器裝載，否則由用戶自定義裝載器裝載，那么一旦被引用的類型被裝載了，jvm仔細(xì)檢查它的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，如果類是是一個(gè)類，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)過程還需要遞歸超接口。

裝載差不多講完了，一個(gè)完整的過程 是： 裝載—連接---初始化

那么連接和初始化就一帶而過了， 重點(diǎn)放在垃圾回收。

連接的過程主要是驗(yàn)證(確認(rèn)類型符合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)為類變量分配內(nèi)存，設(shè)計(jì)默認(rèn)初始值)、解析(在類型的常量池中尋找類、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程)。

初始化的時(shí)候，如果類存在直接超類，且超類還沒有被初始化，就先初始化直接超類。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)制過去以后還能進(jìn)行相應(yīng)的內(nèi)存整理，不過出現(xiàn)“碎片”問題。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”的碎片問題，同時(shí)也避免了“復(fù)制”算法的空間問題。

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?，F(xiàn)在的垃圾回收器(從J2SE1.2開始)都是使用此算法的。

以上就是JVM中類型的生命周期是什么，小編相信有部分知識(shí)點(diǎn)可能是我們?nèi)粘９ぷ鲿?huì)見到或用到的。希望你能通過這篇文章學(xué)到更多知識(shí)。更多詳情敬請(qǐng)關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道。