什么是JVM的類加載及內存區域

這篇文章將為大家詳細講解有關什么是JVM的類加載及內存區域，文章內容質量較高，因此小編分享給大家做個參考，希望大家閱讀完這篇文章后對相關知識有一定的了解。

一、JVM加載類的過程

• 加載，加載為按需加載，主線程需要用到一個類才開始加載一個類。

• 驗證，簡而言之就是校驗class內容是否符合指定規范

• 準備，為類變量分配內存空間，并初始默認值。

• 初始化，執行類的初始化代碼（靜態代碼塊，靜態賦值代碼），注：初始化會檢驗父類是否初始化，沒有則必須先初始化父類。

• 使用

• 卸載

二、類加載器

種類

• 啟動類加載器-Bootstrap ClassLoader，用于加載Java核心類庫-java安裝目錄下的lib目錄下的class。

• 擴展類加載器-Extension ClassLoader，用于加載java下的一些擴展類庫-java安裝目錄lib\ext下的class。

• 應用程序類加載器-Application ClassLoader，加載項目ClassPath下所的class。

• 自定義類加載器，自己定義的類加載器

雙親委派機制

意思就是即優先讓父ClassLoader去加載。原因是避免重復加載，保證應用的classPath下的Class對象在內存中的唯一性。

層次圖

tomcat破壞雙親委派

tomcat作為java編碼的web容器，本身也是在jvm中運行，怎么讓基于tomcat容器的各個web應用正常運行，使得各個web應用包含的應用的class不會亂套，必須破壞雙親委派機制，為每一個web應用的class都用不同的類加載器去加載。

• tomcat的類加載器層次圖

其中：

common、catalina、shared負責加載tomcat自己的核心類庫，webApp加載web應用的class（隔離web應用引用的三方類庫），jsp加載器加載JSP(每個JSP文件都對應一個Jsp類加載器，jsp加載器支持熱加載，即Jsp只要修改，就重新加載一次覆蓋原來的jsp)。

通過tomcat的類加載機制，可以達成以下目標：

• tomcat支持各個web引用中不同版本的三方類庫相互隔離。

• 同一個第三方類庫的相同版本在不同web應用可以共享。

• tomcat自身依賴的類庫需要與應用依賴的類庫隔離 。

• jsp需要支持修改后不用重啟tomcat即可生效 為了上面類加載隔離和類更新不用重啟，定制開發各種的類加載器。

自定義類加載器的作用

• 實際中，可以從Web服務器、數據庫或緩存服務器獲取bytes數組，這就不是系統類加載器能做到的了。

• 可以從不同的路徑中獲取同一個類的不同class對象，可以實現隔離，一個復雜的程序，內部可能按模塊組織，不同模塊可能使用同一個類，但使用的是不同版本，如果使用同一個類加載器，它們是無法共存的，不同模塊使用不同的類加載器就可以實現隔離，Tomcat使用它隔離不同的Web應用，OSGI使用它隔離不同模塊。

• 可以實現熱部署。使用同一個ClassLoader，類只會被加載一次，加載后，即使class文件已經變了，再次加載，得到的也還是原來的Class對象，而使用自定義類加載器，則可以先創建一個新的ClassLoader，再用它加載Class，得到的Class對象就是新的，從而實現動態更新。

三、JVM內存區域劃分

方法區（1.8之后叫metaspace-元數據空間）

存放類的元數據信息，可以理解為反射獲取的Class對象的哪些信息。

程序計數器

• 記錄當前執行的class文件中字節碼指令的位置

• 與線程是一對一的關系，每個線程都會有自己的一個程序計數器

棧

一個程序計數器對應一個線程、一個線程對應一個棧、一個棧由一個個棧幀組成，一個方法對應一個棧幀，棧幀包含局部變量表、操作數棧、動態鏈接、方法出口（相當于結束方法時需要跳轉的位置）。棧幀在調用方法的時候進棧，方法結束的時候出棧。

堆

• 存放對象數據（上述棧中只存在對象的引用（即堆內存中對象的地址）或基本數據類型的值）

• 所有線程共享

• 當引用變量地址數據出棧時，堆中的內存釋放由JVM控制回收

其他內存區域

• 執行native方法會有線程對應的本地方法棧。

• NIO中ByteBuffer類方法：allocateDirect（int capacity）-堆外分配內存空間返回DirectBuffer，通過DirectBuffer的Api可以操作堆外內存。

圖示

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