之前去面試的時候面試官問了我關(guān)于關(guān)于JVM性能調(diào)優(yōu)的問題，由于自己之前公司的項(xiàng)目里自己沒有接觸到JVM性能調(diào)優(yōu)的相關(guān)問題(感覺這些都是公司架構(gòu)師考慮的問題)，所有面試官問的時候自己一臉懵逼，所有最后的結(jié)果當(dāng)然是涼涼。。，于是，為了查漏補(bǔ)缺，就去學(xué)習(xí)了一下JVM的相關(guān)知識，希望能幫助到大家。

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​ 在學(xué)習(xí)任何一項(xiàng)新的知識之前，我都會先列出一份學(xué)習(xí)大綱，然后按照這個學(xué)習(xí)大綱一步一步的來學(xué)習(xí)了解，所以學(xué)習(xí)JVM這個新的技術(shù)，我也分為了3個板塊來學(xué)習(xí)：JVM類加載器，JVM內(nèi)存結(jié)構(gòu)，JVM垃圾回收這三個板塊來學(xué)習(xí)，今天這篇文章講的是JVM類加載器。

1. 什么是JVM

​ 既然是學(xué)習(xí)關(guān)于JVM的相關(guān)理論知識，我們當(dāng)然得知道什么是JVM。JVM是Java Virtual Machine(Java虛擬機(jī))的縮寫。既然說到虛擬機(jī)，可能又會有人問什么是虛擬機(jī)了，我這里把虛擬機(jī)得相關(guān)概念放在這里：

• 虛擬機(jī)：就是一臺虛擬的計算機(jī)，他是一款軟件;用來執(zhí)行一系列計算機(jī)指令。虛擬機(jī)可以分為系統(tǒng)虛擬機(jī)和程序虛擬機(jī)。
• 系統(tǒng)虛擬機(jī)：比如VMware，他們完全是對物理計算機(jī)的仿真，提供了一個可運(yùn)行完整操作系統(tǒng)的軟件平臺。

程序虛擬機(jī)：比如Java虛擬機(jī)，它專門為執(zhí)行單個計算機(jī)程序而設(shè)計。在Java虛擬機(jī)中執(zhí)行的 指令我們稱為Java字節(jié)碼指令。(JVM是運(yùn)行在操作系統(tǒng)之上的，它與硬件沒有直接的交互)

所以根據(jù)定義，我們可以得知JVM是程序虛擬機(jī)。那么JVM在哪里呢，其實(shí)，我們在最開始學(xué)習(xí)Java得時候，都必須按照J(rèn)ava得運(yùn)行環(huán)境，從網(wǎng)上下載JDK安裝包，安裝完成之后，在安裝路徑下會有兩個文件夾，一個叫Jdk，一個叫jre,而java虛擬機(jī)就在jre的文件夾里面。

​ 存在即有他存在的道理，那么JVM的存在有什么用呢?他是用來干嘛的呢?學(xué)過JAVA的都知道，java程序要想運(yùn)行，Java源程序(.java)要先編譯成與平臺無關(guān)的字節(jié)碼文件(.class)，然后字節(jié)碼文件再解釋成機(jī)器碼運(yùn)行。而解釋得這個過程就是通過Java虛擬機(jī)來執(zhí)行的(可以參考下面這張圖理解)。java虛擬機(jī)是來解釋字節(jié)碼文件的，而解釋得這個過程其實(shí)是一個很復(fù)雜得過程，所以這就到了我們今天要講得主題了。

2. 類加載(classLoading)

​ 我們先來了解一下類加載得整個過程。從下圖可以看到類的生命周期一共分為5個階段，加載、連接(包括驗(yàn)證、準(zhǔn)備和解析)、初始化、使用(類得實(shí)例化)、卸載(垃圾回收)。

​在Java代碼中，我們都知道類(指的是類本身Class，比如,Interface,Enum)的加載、連接、初始化過程都是在程序運(yùn)行期間完成的。下面我們就先講一下類得加載、連接和初始化。

類的加載：*最常見的一種情況*是將已存在的類的Class文件(也就是字節(jié)碼文件)從磁盤上面加載到內(nèi)存里面，將其放在運(yùn)行時數(shù)據(jù)區(qū)的方法區(qū)中，然后在內(nèi)存中創(chuàng)建一個java.lang.Class對象用來封裝類在方法區(qū)中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

類的連接(又細(xì)分了三個階段)：

• ​ 驗(yàn)證：確保被加載類的正確性
• ​ 準(zhǔn)備：為類的靜態(tài)變量(也可以稱為類變量)分配內(nèi)存，并將其初始化為默認(rèn)值(比如int 的默認(rèn)值就是0)
• ​ 解析：將類中的符號引用轉(zhuǎn)換為直接引用

類的初始化：為類的靜態(tài)變量進(jìn)行賦值(從代碼從上到下執(zhí)行)

Java程序?qū)︻惖氖褂梅绞娇煞譃閮煞N：

• 主動使用
• 被動使用

所有的Java虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)，在每個類或接口被Java程序"首次主動使用"時才初始化他們，一定要記住，是首次并且還是主動使用得時候才會初始化類。

如果對其類或者接口主動使用導(dǎo)致初始化了(此時的初始化就說明加載、連接(連接的三個步驟，注意，此時的連接只完成類的靜態(tài)變量分配內(nèi)存，并將其初始化為默認(rèn)值)已經(jīng)完成了)

我這里總結(jié)了7種主動使用：

• 創(chuàng)建類的實(shí)例
• 訪問某個類或接口的靜態(tài)變量，或者對該靜態(tài)變量賦值
• 調(diào)用類的靜態(tài)方法
• 反射(如class.forName())
• 初始化一個類的子類
• Java虛擬機(jī)啟動時被表明為啟動類的類
• JDK1.7開始提高的動態(tài)語言支持;

除了以上7種情況，其他使用Java類的方式都被看做是對類的被動使用，都不會導(dǎo)致類的初始化。

3. 類的加載連接初始化詳細(xì)講解

​ 其實(shí)我們知道類的加載的最終產(chǎn)品是位于內(nèi)存中的Class對象，Class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程序員提供了訪問方法區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的接口。

根據(jù)以上的總結(jié)，我們知道類的連接其實(shí)就是當(dāng)類被加載后，就進(jìn)入連接階段。連接就是將已經(jīng)讀入到內(nèi)存的類的二進(jìn)制數(shù)據(jù)合并到虛擬機(jī)的運(yùn)行環(huán)境中去。那么類的驗(yàn)證的內(nèi)容有哪些呢?

• 類文件的結(jié)構(gòu)檢查
• 語義檢查
• 字節(jié)碼驗(yàn)證
• 二進(jìn)制兼容性的驗(yàn)證

4. 類加載器

​ 類的加載其實(shí)是類加載器去完成的，我們可以把類加載器想象成一個小人，幫助JVM干活的。那么類加載器的定義是什么呢，這里按照我個人的理解總結(jié)了一下：

類加載器(classLoader)：類加載器是用來把類加載到Java虛擬機(jī)的內(nèi)存空間中(加載類的工具，類一定是由類加載器去加載)。從JDK1.2版本開始，類的加載過程采用雙親委托機(jī)制。這種機(jī)制能更好的保證Java平臺的安全。在此委托機(jī)制中，除了Java虛擬機(jī)自帶的根類加載器之外(因?yàn)楦惣虞d器本身是沒有父加載器的)，其余的類加載器都有且只有一個父加載器。當(dāng)Java程序請求加載器loader1加載Sample類時，loader1首先委托自己的父加載器去加載Sample類，若父加載器能加載，則由父加載器完成加載任務(wù)，否則才有加載器loader1本身加載Sample類。

類加載器分為兩種類型：

(1) Java虛擬機(jī)自帶的加載器

• 根類加載器(BootstrapClassLoader)，也稱啟動類加載器
• 擴(kuò)展類加載器(ExtensionClassLoader)
• 系統(tǒng)(應(yīng)用)類加載器(SystemClassLoader或者AppClassLoader)

(2) 用戶自定義的類加載器

• java.lang.ClassLoader的子類(所有用戶自定義的類加載器都應(yīng)該繼承抽象類ClassLoader類)
• 用戶可以定制類的加載方式

類加載器并不需要等到某個類被”首次主動使用“時再加載它

5. 類加載器雙親委托機(jī)制詳解

​ 這一小節(jié)我們來詳細(xì)了解一下類加載器的雙親委托機(jī)制。父親委托機(jī)制也稱為雙親委托機(jī)制(我個人得理解實(shí)際上應(yīng)該叫做父親委托機(jī)制，因?yàn)樵谠创a里面是parent而不是parents)：在父親委托機(jī)制中，各個加載器按照父子關(guān)系形成了熟悉結(jié)構(gòu)(邏輯上的，比如下圖)，除了啟動類加載器之外，其余的類加載器都有且只有一個父加載器。

以下幾種加載器從表面看是繼承關(guān)系，實(shí)際上是包含關(guān)系哦

我舉例來看看父親委托機(jī)制的實(shí)際執(zhí)行：

​ 對上圖執(zhí)行流程我詳細(xì)得解釋一下類加載器父親委托機(jī)制具體是怎么執(zhí)行得：首先loader1和loader2是我們自定義的加載器，loader1嘗試去加載Sample類，根據(jù)父親委托機(jī)制，其實(shí)并不是由loader1去直接加載Sample類到虛擬機(jī)當(dāng)中，相反，它是把這個加載任務(wù)轉(zhuǎn)交給系統(tǒng)類加載器去完成，系統(tǒng)類加載器再把這個加載任務(wù)轉(zhuǎn)交給擴(kuò)展類加載器，然后擴(kuò)展類加載器再轉(zhuǎn)交給根類加載器去完成，由于根類加載器已經(jīng)是類加載器體系層次的最頂層，所以根類加載器會嘗試去Sample類到虛擬機(jī)當(dāng)中(然后根類加載器不能加載，因?yàn)樗菑奶囟ǖ膸讉€目錄去加載)，既然根類加載器無法完成加載，他就會把這個任務(wù)返回給擴(kuò)展類加載器(同理，原則上也不能加載)，再讓系統(tǒng)類加載器去加載(一般是可以加載成功)。最終再把這個流程返回給loader1,就宣告類加載過程結(jié)束。

6. 獲取類加載器的幾種途徑

​ 既然我們了解了類加載器的種類，那我們也需要了解通過什么方式可以獲取到類加載器，獲取類加載器的方式我這里總結(jié)了4種方式：

第一種：獲得當(dāng)前類的ClassLoader：

​ clazz.getClassLoder() 

具體實(shí)現(xiàn)如下所示：

Class<?> clazz1 = Class.forName("java.lang.String"); 
System.out.println(clazz1.getClassLoader()); 

第二種：獲得當(dāng)前線程上下文的ClassLoader：

​ Thread.currentThread().getContextClassLoader(); 

具體實(shí)現(xiàn)如下所示：

ClassLoader contextClassLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader(); 
System.out.println(contextClassLoader); 

第三種：獲得系統(tǒng)ClassLoader：

​ ClassLoader.getSystemClassLoader(); 

第四種：獲得調(diào)用者的ClassLoader

​ DriverManager.getCallerLoader() 

​ 我們還需要知道其實(shí)數(shù)組并不是由類加載器加載創(chuàng)建的的，而是當(dāng)被需要時，被jvm運(yùn)行時自動創(chuàng)建的，對于數(shù)組來說，他的類加載器是和他元素的類型的類加載一樣的，如果元素類型是基本類型，則數(shù)組沒有類加載器

​ ClassLoader類本身默認(rèn)是并行加載的的(parallel capable)，如果子類想支持并行加載，是需要自己注冊的，用戶自定義加載器若需要并行加載，需要自行配置，通過調(diào)用registerAsParallelCapable()

7. 總結(jié)

​ 通過以上得相關(guān)總結(jié)，我們其實(shí)可以發(fā)現(xiàn)，JVM學(xué)習(xí)并不是像spring,springcloud都是應(yīng)用框架，是可以馬上做東西的，立竿見影，可以馬上看到效果，JVM不是這樣的，涉及到了很多理論。很多同學(xué)可能覺得不重要，感覺學(xué)了也沒有，其實(shí)不然，就像練武一樣，只有你的內(nèi)功修煉好了，再去練其他的招式就會很容易，才會精益求精，而JVM就相當(dāng)于內(nèi)功，所以可想而知，對于JVM的學(xué)習(xí)，顯然是很重要的。

以上就是我對JVM類加載器相關(guān)總結(jié)，下一篇文章應(yīng)該是推出關(guān)于結(jié)合java源碼理解類加載器得相關(guān)內(nèi)容，當(dāng)然后續(xù)也會推出JVM其他板塊相關(guān)知識得相關(guān)總結(jié)。