深入 Java 虚拟机的奥秘，开启 JVM 成神之旅

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2023-09-27 00:15:54

通往 JVM 大神的终章：深入探索 Java 虚拟机序列指南

掌握 JVM 的奥秘

对于 Java 程序员来说，掌握 JVM（Java 虚拟机）的内在运作至关重要。而深入研究 JVM 序列指南则是理解其运行时机制的必经之路。

JVM 序列指南：概述

JVM 序列指南为我们提供了 JVM 执行流程的详细概述。它了 JVM 启动、类加载、字节码执行和垃圾回收等关键阶段的顺序。

JVM 启动

在 JVM 启动阶段，一切从加载引导类加载器开始。它负责加载 Java 核心库和初始化 JVM。接下来，扩展类加载器加载第三方库，而系统类加载器加载应用程序类。

// Java 虚拟机启动过程
public class JvmStartup {
    public static void main(String[] args) {
        // 加载引导类加载器
        ClassLoader bootstrapClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader().getParent();
        // 加载扩展类加载器
        ClassLoader extensionClassLoader = bootstrapClassLoader.getParent();
        // 加载系统类加载器
        ClassLoader systemClassLoader = extensionClassLoader.getParent();
    }
}

类加载

类加载是将字节码转换为运行时数据结构的过程。它涉及到加载、验证、准备、解析和初始化等步骤。

// 类加载过程
public class ClassLoading {
    public static void main(String[] args) {
        // 加载字节码文件
        byte[] bytes = Files.readAllBytes(Paths.get("MyClass.class"));
        // 验证字节码文件
        Verifier verifier = new Verifier();
        verifier.verify(bytes);
        // 准备类，分配内存并初始化静态变量
        Class<?> myClass = ClassLoader.defineClass("MyClass", bytes, 0, bytes.length);
        // 解析类，将符号引用转换为直接引用
        Resolver resolver = new Resolver();
        resolver.resolve(myClass);
        // 初始化类，执行构造函数
        myClass.newInstance();
    }
}

字节码执行

在这个阶段，JVM 将字节码指令解释或编译为机器指令。它使用解释器或 JIT 编译器来优化代码执行。

// 字节码执行过程
public class BytecodeExecution {
    public static void main(String[] args) {
        // 解释执行字节码指令
        Interpreter interpreter = new Interpreter();
        interpreter.execute(bytes);
        // JIT 编译字节码指令
        Compiler compiler = new Compiler();
        MachineCode machineCode = compiler.compile(bytes);
        // 执行机器指令
        machineCode.execute();
    }
}

垃圾回收

垃圾回收负责释放不再使用的对象所占用的内存空间。它通过标记、清除和整理过程来实现。

// 垃圾回收过程
public class GarbageCollection {
    public static void main(String[] args) {
        // 标记不再使用的对象
        Marker marker = new Marker();
        marker.mark();
        // 清除标记为不再使用的对象
        Cleaner cleaner = new Cleaner();
        cleaner.clean();
        // 整理内存空间，消除碎片化
        Compactor compactor = new Compactor();
        compactor.compact();
    }
}