JVM架构

JVM有两种架构：

• 基于栈式架构
  • 实现简单，移植性好，速度有限
• 基于寄存器架构
  • 性能好，但是移植性差

JVM的生命周期：

• 启动
  • 引导类加载器（bootstrap class loader）对JVM创建一个进程
• 运行
• 退出
  • 有多种退出方式：异常退出、正常退出、手动退出、虚拟机异常退出

组成部分

• 类加载子系统
  • 用于加载编译后的class文件到内存中，不检验class能否被执行
  • 核心：类加载器、双亲委派模型、类加载过程
• 执行引擎子系统
  • 将加载到内存的class字节码指令翻译为机器语言执行
• 运行时数据区
  • PC程序计数器
  • 本地方法栈
  • 虚拟机栈（存放着栈帧）
  • 元数据空间
  • 堆空间
• 垃圾回收子系统
  • GC主要是帮助Java管理内存
  • 重点：垃圾回收期、垃圾回收算法、GC调优
• 本地接口和方法库
  • 本地方法接口：用于融合不同的编程语言为java所用

类加载子系统

类加载阶段

• 加载
  • 通过类的全限定名获取类的二进制字节流
  • 将流转为元数据空间的运行时数据结构
  • 生成Class对象代表这个类
• 链接
  • 验证（确保Class正确性，防止危害虚拟机）
    • 文件格式验证
    • 元数据验证
    • 字节码验证
    • 符号引用验证
  • 准备
    • 只为类中的static变量分配内存，会指向数据类型的默认值并非编写过程中赋给的初值
  • 解析
    • 将类中对常量池的引用-->直接引用（静态链接）
    • 常量池中的引用是符号引号（包含类的属性和方法，方法的符号引用包括方法的名称、返回值类型、参数类型）
    • 直接引用指的是内存地址或者偏移量
    • 解析过程并非一定在连接之后就执行，有时候会在初始化之后再执行
• 初始化
  • 执行类构造器 <clinit>()过程（包含类中的静态变量的初始化和静态代码块中的逻辑）
  • 加载过程中先进行父类的 clinit，都只执行一次
• 使用、卸载

解析阶段相当于静态链接，如果目标方法在编译器就知道，并且在运行期不变，就执行静态链接

类加载器

分为引导类加载器和自定义类加载器

所有继承ClassLoader的类加载器都是自定义的

常用的类加载器：

1. Bootstrap ClassLoader：它是虚拟机自带的类加载器，用于加载Java平台核心库（rt.jar等），是最顶层的类加载器。
   1. 用C/C++实现，不继承于ClassLoader
2. Extension ClassLoader：它用于加载Java平台扩展库（jre/lib/ext目录下的jar包），由Java类库扩展机制指定。
3. System ClassLoader：它也称为Application ClassLoader，是用户自定义的类加载器，用于加载应用程序的类路径上指定的类库。

除了上述三种常用的类加载器，Java还提供了其他类型的类加载器，如：

1. URLClassLoader：它可以从指定的URL中加载类。
2. SecureClassLoader：它可以在加载类时提供安全性检查。
3. ParallelClassLoader：它可以并行加载类，提高加载效率。

除此之外，每个类加载器都有自己的命名空间，用于存储被自身加载过的类的全限定名

双亲委派

问题提出

Java判定两个类是否相同是通过ClassLoaderId + PackageName + ClassName进行判定

如果有恶意攻击者伪装基本JDK中的类（利用全限定名），通过远程传输，就可能使得隐私代码被窃取

解决

类加载过程中，会把加载委托优先给父类加载器，依次到达顶层的加载器

加载过程（假设由Sys发出）：

Sys->Ext->Boot(if not)->Ext(if not)->Sys(if not)->Error提示

优点

防止类被重复加载，以及核心API被篡改

双亲委派破坏者-线程上下文类加载器

SPI接口是用来提供第三方使用者的程序功能扩展的实现，在动态运行时启用：

• 它通常位于rt.jar中，由Bootstrap加载
• 但是第三方使用者实现接口的类不能被boot加载，并且双亲委派的过程是单向的

自定义类加载器

• 复杂的类加载器就通过继承ClassLoader类重写findClass()
• 如果不复杂就继承URLClassLoader类，就不需要自己写findClass()