深入理解JAVA虛擬機(jī)
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- 2018-05-11 15:05:00
對(duì)于Java,我們首先需要知道Java的體系結(jié)構(gòu),總體來(lái)說(shuō),它由4部分組成1、java程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言:這就是我們通常編碼時(shí)寫的代碼。2、java class文件:源碼編譯后的二進(jìn)制字節(jié)碼文件,后綴名.class的文件。3、java API:就是JDK中自帶的那些java代碼,其介于開發(fā)人員編寫的代碼與底層操作系統(tǒng)資源之間的中間層。4、java虛擬機(jī):用來(lái)裝載class文件并且執(zhí)行其中的字節(jié)碼。
對(duì)于Java,我們首先需要知道Java的體系結(jié)構(gòu),總體來(lái)說(shuō),它由4部分組成1、java程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言:這就是我們通常編碼時(shí)寫的代碼。2、java class文件:源碼編譯后的二進(jìn)制字節(jié)碼文件,后綴名.class的文件。3、java API:就是JDK中自帶的那些java代碼,其介于開發(fā)人員編寫的代碼與底層操作系統(tǒng)資源之間的中間層。4、java虛擬機(jī):用來(lái)裝載class文件并且執(zhí)行其中的字節(jié)碼。
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div> 一、Java虛擬機(jī)
前面講到,java虛擬機(jī)的主要任務(wù)就是加載class文件并且執(zhí)行其中的字節(jié)碼,其與Java API合在一起就是我們所謂的“Java 平臺(tái)”,或者"Java運(yùn)行時(shí)環(huán)境"。
Java虛擬機(jī)主要由類裝載器子系統(tǒng)和字節(jié)碼執(zhí)行引擎兩部分組成。
1、類裝載器子系統(tǒng),顧名思義,就是用來(lái)負(fù)責(zé)定位并加載class文件的,目前依據(jù)繼承層次主要分為:?jiǎn)?dòng)類裝載器(BootstrapClassLoader)、標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展類裝載器(ExtClassLoader)、類路徑類裝載器(AppClassLoader,也叫系統(tǒng)類裝載器)以及用戶自定義類裝載器。類裝載器裝載類時(shí),都是在JVM第一次需要執(zhí)行該類字節(jié)碼時(shí)發(fā)生,即我們所謂的"延遲加載"機(jī)制。
2、字節(jié)碼執(zhí)行引擎,即將Java字節(jié)碼翻譯為本地機(jī)器碼的模塊。目前執(zhí)行引擎主要分為四類:
(1) 一次性解釋字節(jié)碼:即為當(dāng)JVM執(zhí)行某段字節(jié)碼時(shí),由執(zhí)行引擎將其翻譯為本地機(jī)器碼,當(dāng)再次執(zhí)
行到該段字節(jié)碼時(shí),再次由執(zhí)行引擎翻譯為本地機(jī)器碼。
(2) JIT(即時(shí)編譯器):在(1)的基礎(chǔ)上,將翻譯后的本地機(jī)器碼緩存起來(lái),當(dāng)再次執(zhí)行時(shí),就不需要再次
翻譯了。當(dāng)然,該種執(zhí)行引擎會(huì)占用更多的內(nèi)存。
(3) 自適應(yīng)優(yōu)化器:JVM會(huì)監(jiān)視所有字節(jié)碼的執(zhí)行頻率,將那些常用的字節(jié)碼所對(duì)應(yīng)的本地機(jī)器碼緩存
起來(lái)。
(4) 硬件芯片:由本地方法執(zhí)行Java字節(jié)碼,但是這些本地方法是被固化在芯片中。
二、類裝載器
前面已經(jīng)提到過(guò),Java類裝載器主要分為四種:?jiǎn)?dòng)類裝載器(BootstrapClassLoader)、標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展類裝載器(ExtClassLoader)、類路徑類裝載器(AppClassLoader,也叫系統(tǒng)類裝載器)以及用戶自定義類裝載器。那么這四類不同的裝載器區(qū)別是什么?這里先不贅述。
但是這里比較重要的一點(diǎn)就是,JVM對(duì)不同的類裝載器[對(duì)象]定義了不同的命名
空間,而且不同命名空間里的類對(duì)象是彼此不可見的,不能彼此相互訪問(wèn)(除非應(yīng)用程序顯示地要求這么做)。那么這句話到底怎么理解呢?假如類裝載器A(對(duì)象)裝載了類Hello A,并且類裝載器B(對(duì)象)也裝載了類Hello B,那么其實(shí)對(duì)于這兩個(gè)Hello類對(duì)象而言,他們并不知道對(duì)方的存在,更不能相互訪問(wèn),因?yàn)樗麄儗儆趦蓚€(gè)不同的命名空間A和B。而且,對(duì)于JVM來(lái)說(shuō),這兩個(gè)Hello類對(duì)象也是屬于兩個(gè)完全不同的類對(duì)象,因?yàn)閷?duì)于JVM來(lái)說(shuō),只能由 類裝載器[對(duì)象](命名空間)和類完全限定名 才能唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)類對(duì)象。
另外,需要我們記住的一點(diǎn)就是,同時(shí)依然是上面一句話的延伸,即:類及該類所引用的其他類必然屬于同一個(gè)命名空間,即該類所引用的其他類必然會(huì)被裝載第一個(gè)類的裝載器[對(duì)象]來(lái)裝載。比如類Hello A被裝載器A裝載到了JVM中,但是該Hello A類同時(shí)引用了類Hello B,那么Hello B類也同時(shí)會(huì)被裝載器A加載到JVM中,如此以來(lái),Hello A和Hello B之間才能可見,才能相互訪問(wèn)。換句通俗話來(lái)講,當(dāng)被裝載的類引用了另外一個(gè)類,那么JVM就會(huì)用裝載第一個(gè)類的裝載器[對(duì)象]來(lái)裝載被引用的類。
如此設(shè)計(jì)的類裝載器模型,可以有效地防止不同代碼間的相互侵占,相互破壞。
三、Java Class文件
在Java Class文件中,字節(jié)順序是 高位在前 ,這 一點(diǎn)希望大家要謹(jǐn)記。
四、Java API
Java API的class文件天然就是與平臺(tái)相關(guān)的,其處于Java程序與本地代碼中間這一層,但是正是由于有了Java API這一層,才致使我們編寫的Java代碼是與平臺(tái)無(wú)關(guān)的。
同時(shí),Java API中提供了安全性模型。安全管理器正是這樣一個(gè)為應(yīng)用程序提供自定義安全策略的對(duì)象,例如,安全管理器可以禁止對(duì)本地磁盤的非法訪問(wèn)。然后在Java1.2中,安全管理器被訪問(wèn)控制器所取代,該類用來(lái)執(zhí)行棧檢驗(yàn),以決定是否準(zhǔn)許某種操作。