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类加载器
什么是类的加载
类的加载指的是将.class文件里的二进制数据读入到内存中,将其放在运行时数据区的方法区内,然后在堆内存中创建一个.Class对象,用来封装方法区中的类的数据结构,加载类的最终产物是位于堆内存中的Class对象。
类加载器在预料到某个类将要被使用时可以预先加载它,如果加载过程中遇到了.class文件缺失或存在错误,类加载器必须在程序首次主动使用该类时报告错误(LinkageError),如果这个类一直没有被程序主动使用,俺么类加载器就不会报错。
类加载器分类
- 启动类加载器
- 扩展类加载器
- 应用程序类加载器
负责加载用户类路径(ClassPath)所指定的类
双亲委派模型
如果一个类加载器收到了类加载的请求时,它首先不会自己尝试去加载这个类,而且把请求委托给父类加载器,比如应用程序类加载器需要加载一个类是,它会委托扩展类加载器去加载,扩展类加载器会委托启动类加载器去加载,所以所有的类加载请求最终都会被传递到顶层的启动类加载器中,只有当启动类加载器在它的搜索范围中没有找到所需的类是,子加载器才会尝试自己去加载该类。
这样做的好处是防止内存中出现多份相同的字节码文件,比如java.lang.Object类,我们自己创建一个同样的Object类的话,会委派到启动类加载器去加载,这里它在它的搜索范围内加载到了一个Object类,这时就会报错,所以这样保证了安全。
JVM内存模型
堆(Heap)
堆内存是各个线程共享区域,在虚拟机启动时创建,堆内存可分为新生代和老年代,新生代可分为Eden区,From Survivor区,To Surviver区,默认情况下年轻代按照8:1:1的比例来分配,堆内存唯一目的是存放对象实例,几乎所有的对象实例都在这里分配内存。
堆内存既可以实现成固定大小的,也可以是可扩展的,不过当前主流的虚拟机都是按照可扩展来实现的(通过-Xmx和-Xms控制)。如果在堆中没有内存完成实例分配,并且堆也无法再扩展时,将会抛出OutOfMemoryError异常。
方法区(Method Area)
方法区是各个线程内存共享区域,它用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。当方法区无法满足内存分配需求时,将抛出OutOfMemoryError异常。
JVM栈(JVM Stacks)
栈内存是线程私有的,它的声明周期和线程相同,每个方法被执行的时候都会创建一个栈帧用来存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口等信息,每个方法被调用直至执行完毕的过程,就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。
局部变量表存放了编译器可知的各种基本数据类型、对象引用、returnAddress类型,其中64位长度的long和double类型的数据会占用2个局部变量空间,其余的数据类型只占用1个,局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配,当进入一个方法时,这个方法需要在帧中分配多大的局部变量空间是完全确定的,在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。
在Java虚拟机规范中,对这个区域规定了两种异常状况:如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度,将抛出StackOverflowError异常;如果虚拟机栈可以动态扩展(当前大部分的Java虚拟机都可动态扩展,只不过Java虚拟机规范中也允许固定长度的虚拟机栈),当扩展时无法申请到足够的内存时会抛出OutOfMemoryError异常。
程序计数器(Program Counter Register)
程序计数器是一个非常小的内存空间,几乎可以忽略不计,每个线程都有一个程序计数器,是线程私有的,就是一个指针,用来存储指向下一条即将要执行的指令代码的地址,由执行引擎读取下一条指令,用来完成分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等操作,不会发生内存溢出。
如果是Native方法,那这个计数器为空。
本地方法栈(Native Method Stacks)
本地方法栈作用和虚拟机栈差不多,本地方法栈为虚拟机使用到的Native方法服务,虚拟机栈为虚拟机执行java方法服务。
虚拟机规范中对本地方法栈中的方法使用的语言、使用方式与数据结构并没有强制规定,因此具体的虚拟机可以自由实现它。甚至有的虚拟机(譬如Sun HotSpot虚拟机)直接就把本地方法栈和虚拟机栈合二为一。与虚拟机栈一样,本地方法栈区域也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。