认识Java虚拟机中的类加载子系统和执行引擎
目录
2. 双亲委派机制（Parents Delegation Model）
一. JVM整体架构
JVM（Java虚拟机）是一套以软件方式模拟具有完整硬件系统功能，运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统，是物理机的软件实现。
1. 目前主流的JVM有以下几类
- Sun HotSpot VM（2010年被Oracle收购）
- BEA JRockit VM（2008年被Oracle收购）
- IBM J9 VM
- Azul VM
- Apache Harmony
- Google Dalvik VM
- Microsoft JVM
2. JVM由三个主要子系统组成
- 类加载子系统（Class Loader）
- 运行时数据区（Runtime Data Area）
- 执行引擎（Execution Engine）
二. JVM类装载子系统
（一）类加载过程
类加载：类加载器查找class文件并加载到虚拟机内存，并对数据进行校验、转换解析和初始化，最终形成可以被虚拟机直接使用的Java类型数据的过程。
1. 加载：从硬盘查找并通过IO读入字节码文件
2. 链接：执行验证、准备、解析步骤
- 验证：校验字节码文件的正确性
- 准备：给类的静态变量分配内存空间，并赋予默认值：Integer=0、string=NULL、Boolean=false...
- 解析：类加载器加载类所引入的其他所有类
3. 初始化：对类中静态变量初始化为指定的值，并执行静态代码块
（二）类加载器
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启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）：使用C++实现（仅限于HotSpot），是虚拟机自身的一部分。负责JRE核心类库${JRE_HOME}/lib目录下的类包（如rt.jar、charsets.jar等。）加载到虚拟机中，其无法被Java程序直接引用。
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扩展类加载器（Extention ClassLoader）：由ExtClassLoader实现，负责加载JRE扩展目录${JRE_HOME}/lib/ext下的所有类库，开发者可以直接使用。
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应用程序类加载器（Application ClassLoader）：由APPClassLoader实现。负责加载用户类路径classpath下所指定的类库。
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用户自定义类加载器（Custom ClassLoader）：负责加载用户自定义路径下的类包，很少使用。
参考下方示例
（三）类加载机制
1. 全盘负责委托机制
当一个ClassLoader加载一个类时，除非显式地使用另一个ClassLoader，否则该类所依赖和引用的类也由这个ClassLoader载入。
2. 双亲委派机制（Parents Delegation Model）
当一个ClassLoader加载目标类时，它首先将加载请求委托给父类加载器（或上级类加载器）尝试加载，当父类加载器无法完成加载（ClassLoader在自己的搜索范围内找不到目标类）时，子类加载器才会尝试自己去加载目标类。
3. 双亲委派机制的优势
- 沙箱安全机制：我们自定义的String.class类不会被加载，防止了核心类库被篡改。
- 避免类的重复加载：当父类加载器加载了目标类后，就没必要让子类加载器再重复加载同一个类。
- JVM对类的加载方式是按需加载，也就是在运行期间动态加载，验证的方式见下方示例，注意在启动时加载参数：-verbose:class。
三. JVM执行引擎
执行引擎：读取运行时数据区的Java字节码并逐个执行。
（一）时编译器（JIT编译器）
Java程序最初是通过解释器进行解释执行的，当虚拟机发现某个方法或代码块的运行特别频繁，就会把这些代码认定为“热点代码”（Hot Spot Code）。
为了提高热点代码的执行效率，在运行时，虚拟机将会把这些代码编译成与本地平台相关的机器码，并进行各种层次的优化，完成这个任务的编译器成为即时编译器（Just In Time Compiler，JIT编译器）。
（二）解释器和编译器
许多主流的商用虚拟机，都同时包含解释器和编译器。
- 当程序需要快速启动和执行时，解释器首先发挥作用，省去编译的时间，立即执行。
- 当程序运行后，随着时间的推移，编译器逐渐发挥作用，把越来越多的代码编译成本地代码，可以提高执行效率。
如果内存资源限制较大（部分嵌入式系统），可以使用解释执行节约内存，反之可以使用编译执行来提升效率。同时编译器的代码还能退回成解释器的代码。