JVM学习笔记一：JVM概览

Bummon2023-07-20

前言

作为一名Java开发程序员，基本上每天都在使用Java，但对JVM的了解属实匮乏，包括在看一些八股文的时候也会提到一些JVM相关的面试题，但终究是没去了解过，对相关的回答看的也是一知半解，所以下定决心来学习一下JVM，也供各位小伙伴们参考学习

既然我们要学习JVM，那么我们首先要知道 JVM是什么？背过八股文的小伙伴儿肯定都知道，Java里包含了三大核心组件：JDK、JRE 和 JVM，那么我们就先来说说 JDK

JDK 的全名叫做 Java Development Kit，也就是 Java开发工具集，里面包含了一些我们 需要的开发工具，以及运行环境，也就是 JRE 。

JRE 的全名叫做 Java Runtime Environment，也就是 Java运行环境，被JDK 包含在内。它提供了Java的运行环境，我们的代码才能正常运行，其中包含了 Java的核心类库和JVM的标准实现。

JVM 的全名叫做 Java Virtual Machine，也就是Java虚拟机，我们的代码就在它上面所运行，也是我们 Java能够实现跨平台的最核心的组件

未命名文件 (1).png

看图可以知道：

JDK 包含 JRE，在 JRE 中包含 JVM。

简述完了 JDK、JRE 和 JVM 三者之间的关系，我们就开始正式来学习 JVM 了，那么所有的对象都会有生命周期，JVM 也不例外，接下来我们用一张图来看一下 JVM的生命周期。

未命名文件.png

根据上面我们提到的生命周期，再来画一张简易的图来便于理解

未命名文件.png

在虚拟机规范中并没有强制约束类必须在什么时候加载，而是 交给虚拟机的具体实现来控制。在 JVM 中是 以懒加载的形式来加载类（懒汉模式），也就是什么时候用到了什么时候才会去加载。

在加载阶段虚拟机必须要完成三件事：

注意：二进制字节流除了从class文件中获取之外，还可以通过以下方式获取：

上面我们提到的生命周期的图里很清晰的看到，加载过后是验证，也是 连接的第一个步骤。它的作用是 校验加载进来的class文件是否合法。

未命名文件.png

在验证时大致会分为四个阶段：

在验证完毕后，会先给 类 以及 变量 等资源 分配内存空间。这些类使用的内存都在 方法区 中分配

需要注意的是：此时的内存分配只包括类变量，不包括实例变量，因为实例变量会在对象实例化的时候随着对象一起分配在Java的堆中。且此时会给变量赋一些默认的零值，例如：0、0L(Long)、true(Boolean)、null(Object) 等，而不是Java代码中显示赋予的值

未命名文件.png

在解析阶段，虚拟机会将常量池中的符号引用替换成直接引用（内存地址）

在JVM中，符号引用是指使用一个符号来代替目标引用的一种引用方式

未命名文件.png

初始化阶段是 类加载过程中的最后一步，此时开始 真正执行类中定义的代码（字节码） ，初始化阶段就是执行一个class中的 static语句 以及所有 类变量 的赋值操作。如果一个类中没有 static语句 和对 变量 赋值的操作，那么编译器可以不为其执行初始化方法。

未命名文件.png

需要注意的是：在虚拟机规范中规定了有且仅有6种情况，在类还未初始化时必须立即对类进行初始化：

遇到 new 、getstatic 、putstatic 、invokestatic 等字节码指令时例如：new对象时、读取或设置类的静态字段(被final修饰，在编译器已经把结果放入常量池的静态字段除外)时、调用静态方法时等）
使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用时
初始化一个类时，其父类还没初始化时，需要先触发父类初始化
虚拟机启动时，用户需要执行 main方法 的类，虚拟机会先初始化该类
在JDK7时加入了 MethodHandle 方法和 VarHandle 方法，这两个类相当于要给轻量级的反射调用机制，想使用这两个调用时，必须先使用 findStaticVarHandle 方法来初始化要调用的类
被 default 关键字修饰的接口，如果该接口的实现类执行了初始化，则该接口需要在其实现类初始化前被初始化