jvm运行流程

╰+哭是因爲堅強的太久メ 2024-04-24 23:02 60阅读 0赞

Java虚拟机（JVM）是运行Java字节码的虚拟机。JVM的运行流程可以分为几个阶段：加载（Loading）、链接（Linking）、初始化（Initialization）、使用（Using）和卸载（Unloading）。JVM运行时，主要通过类加载器（ClassLoader）、执行引擎（Execution Engine）以及内存区域（Memory Areas）协同工作来完成任务。

#### 类加载（Class Loading） ####

JVM 启动时，主类（带有 `main` 方法的类）会被加载。JVM 使用了不同级别的类加载器：

1.  **引导类加载器（Bootstrap Class Loader）**：用原生代码实现，加载 JVM 基础核心类库。
2.  **扩展类加载器（Extension Class Loader）**：加载扩展库（`jre/lib/ext` 或者 Java 系统变量 `java.ext.dirs` 指定的目录中的 JAR 包）。
3.  **系统类加载器（System/Application Class Loader）**：加载系统类路径（`classpath`）上的类库。

在 OpenJDK 源码中，这部分对应的是 `ClassLoader` 类和 `sun.misc.Launcher` 类。

// 伪代码 - JVM 类加载
    ClassLoader cl = ClassLoader.getSystemClassLoader();
    Class<?> mainClass = cl.loadClass("MainClassName");

#### 链接（Linking） ####

加载后，类会经过以下链接步骤：

1.  **验证（Verification）**：确保加载的类符合 JVM 规范，检查格式、语法、安全性等。
2.  **准备（Preparation）**：为类的静态字段分配内存，并设置默认初始化值。
3.  **解析（Resolution）**：将常量池中的符号引用替换成直接引用。

在 HotSpot 的源码中，可以在 `instanceKlass.cpp` 中找到类链接的实现。

#### 初始化（Initialization） ####

类初始化包括为静态变量赋值及执行静态代码块。

// Java 代码 - 类初始化
    public class Example {
        
        static {
        
            // 代码块，类初始化时执行
            System.out.println("Class Example is initialized.");
        }
    }

在 HotSpot 实现中，查看 `InstanceKlass::initialize()` 方法可以看到类初始化的过程。

#### 执行（Execution） ####

类被初始化后，JVM 会调用 `main` 方法开始执行程序。

// 伪代码 - JVM 执行 main 方法
    Method m = mainClass.getMethod("main", String[].class);
    m.invoke(null, (Object)args);

在 HotSpot VM 源码中，解释器执行字节码的部分由 `interpreter.cpp` 实现，而 JIT 编译则由 `c1_Compiler.cpp` 和 `c2_Compiler.cpp` 等文件实现。

#### 垃圾回收（Garbage Collection） ####

JVM 在堆内存管理对象实例。当对象不再引用时，垃圾收集器会回收内存。这个过程是自动的，但是可以通过代码触发。

System.gc(); // 提示 JVM 进行垃圾回收

垃圾回收的代码分布在 HotSpot 源码中的 `share/vm/gc/` 目录下。

#### 退出（Shutdown） ####

程序执行完毕后或者调用 `System.exit()` 会触发 JVM 退出流程，JVM 会卸载载入的类，并释放所有的资源。

HotSpot VM 中处理类卸载的相关代码通常在 `classLoader.cpp` 和 `systemDictionary.cpp` 中。