JVM知识总结

一、类的加载机制
*1、运行main函数
——》java.exe调用jvm.dll创建java虚拟机
——》创建一个引导类加载器
——》创建JVM启动器，实例sun.misc.Launcher,引导类加载器，并加载、创建其他类加载器sun.misc.Launcher.getLauncher()
——》获得运行类自己的加载器classLauncher，appClassLauncher
——》调用classLauncher加载需要运行的类...加载完成之后JVM会执行当前类的main方法

*2、loadClass类加载的流程：
加载、验证、准备、解析、初始化、使用、卸装
*加载：在硬盘上查找，通过IO读入字节码文件，使用时才会被加载这些字节码文件，例如调用类的main方法，new等，
加载阶段只会生成代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区该类的访问入口。
*验证：校验字节码文件的正确性，一些规则是否符合。
*准备：给静态变量分配内存，并赋予初始值，如：final static int MAX_I = 127;此时int初始值应该为0；
*解析：将符号引用代替为直接引用
（如：List<String> list = new ArrayList<String>();中，list为符号引用，在堆内会为new ArrayList<String>()
分配一块空间，这块内存空间的地址即为直接引用）
该阶段会把一些静态方法（符号引用，比如main方法）替换为指向数据所在内存的指针或句柄等（直接引用）；即为静态链接。
动态链接是在程序运行期间完成讲符号的引用替换为直接引用。
*初始化：对类的静态变量初始化为指定的值，并执行静态代码块，如：准备中的MAX置为指定的127。

如一个controller类——》编译打包——》加载（验证、准备、解析、初始化）——》JVM
类加载到方法区后主要包含：运行时常量池、类型信息、字段信息、方法信息、类加载器的引用、对class实例的引用等信息。
类加载器的引用：这个类到类加载器的引用。
对应class实例的引用：类加载器在加载类型信息放到方法区之后，会创建一个对应class类型的对象放到堆（heap）中，作为开发人员访问这个类的入口

注意：主类运行过程中使用到其它类，会逐步加载这些类。使用时才加载。

*3、类的双亲委派机制

java中的几种类加载器：
1)、引导类加载器：负责加载支撑JVM运行的位于JRE的lib目录下的核心类库，比如：rt.jar、charsets.jar等
2)、扩展类加载器：负责加载支撑JVM运行的位于JRE的lib目录下的ext扩展目录中的JAR类包。
3)、应用程序类加载器：负责加载ClassPath路径下的类包，主要是自己写的类。
4)、自定义类加载器：负责加载用户自定义路径下的类包。

类加载器初始化过程：
JVM启动器实例sun.misc.Launcher,该实例为单例的设计模式，保证一个JVM虚拟机只有一个。
Launcher构造方法内部，有ExtClassLoader和AppClassLoader

JVM默认使用Launcher的getClassLauncher()方法返回类加载器AppClassLauncher的实例加载我们的应用程序。

//Launcher的构造方法
public Launcher() {
Launcher.ExtClassLoader var1;
try {//构造扩展类加载器，在构造的过程中将其父加载器设置为null
var1 = Launcher.ExtClassLoader.getExtClassLoader();
} catch (IOException var10) {
throw new InternalError("Could not create extension class loader", var10);
}

try {
//构造应用类加载器，在构造的过程中将其父加载器设置为ExtClassLoader，
//Launcher的loader属性值是AppClassLoader，我们一般都是用这个类加载器来加载我们自己写的应用程序
this.loader = Launcher.AppClassLoader.getAppClassLoader(var1);
} catch (IOException var9) {
throw new InternalError("Could not create application class loader", var9);
}

Thread.currentThread().setContextClassLoader(this.loader);
String var2 = System.getProperty("java.security.manager");
//省略一些不需关注代码
}

**双亲委派机制：父类加载失败，由子加载器自己加载
引导类加载器
^^
扩展类加载器
^^
应用程序类加载器
^^
自定义类加载器

基本原理：
首先会判断一下加载器是否已经加载过了，若有，直接返回，没有找父类加载。
找父类加载，父类在自己的加载路径中加载不到，再由子加载器加载。

**设计双亲委派机制的原因：
1)、沙箱安全机制：防止核心API被修改，如自己写java.lang.String.class
2)、避免重复加载：父类已经加载，没有必要子类再加载一遍。

**全盘负责机制：
当一个classLoader装载一个类时，除非显示使用的另外一个ClassLoader,该类的依赖及医用也由这个ClassLoader载入。

*Tomcat打破双亲委派机制
1、Tomcat是一个web容器，一个web容器可能要部署两个应用程序，当两个应用程序依赖不同的第三方类库，要保证每个类库都是独立的。
2、同一个web容器中相同的类库应该可以共享，否则多个应用程序加载多个类库，造成资源浪费。
3、web容器也有自己依赖的类库，应该与应用程序的类库隔离开
4、web容器要支持jsp的修改，jsp也是要编译成class文件才能在虚拟机中运行，web容器需要支持jsp修改后不用重启。

每个jsp文件对应唯一的类加载器，当一个jsp文件修改了，直接卸载这个jsp类加载器。重新创建类加载器，重新加载jsp文件。

tomcat几个重要的类加载器
commonLoader：最基础的类加载器，加载路径中的class可以被tomcat容器本身及各个WebAPP访问
catalinaLoader：私有类加载器，加载路径对于webAPP不可见。
sharedLoader：各个webAPP共享的类加载器，对于Tomcat不可见
webAppClassLoader：各个webApp私有的类加载器，只对当前webAPP可见，比如加载war包里相关的类。每个war包都有自己的webAppClassLoader，实现相互隔离。
比如：war包应用引入不同的spring版本，这样就实现加载各自的spring


两个对象是否是同一个，除了看包名类名是否相同之外，还需要他们的类加载器也是同一个。



二、JVM内存模型
*1、JVM内存结构：
堆：放置实例对象，字符串常量池，基本数据类型常量池等
栈（线程）：程序计数器、
栈帧（局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口）一个方法加载一个栈帧
本地方法栈
方法区（1.8称元空间）：运行时常量池，静态变量，类信息


*2、JVM内存参数设置：
堆：-Xms -Xmx
新生代（年轻代）：-Xmm
方法区（元空间）
-XX:MaxMataspaceSize: 元空间最大值，默认-1，不受限制，只受限于本地内存大小。
-XX:MetaspaceSize:指定触发FullGC的初始阈值，以字节为单位，默认21M，达到阈值触发FullGC,进行类型卸装
同时收集器会动态调整元空间大小，如释放大量空间，就会降低元空间大小，否则，提高该值。
-XX:PermSize永久代初始容量

PS:元空间大小的调整会触发FullGC，非常消耗，若程序在启动时发生大量FullGC,通常是永久代或元空间大小发生调整，
基于这种情况一般在JVM参数中，MetaspaceSize和MaxMataspaceSize设置成一样，并且设置的比初始值大，对于8G物理内存，一般建议256M
-Xss栈大小