JDK
JDK(Java Development Kit) 是 Java 語言的軟件開發工具包(SDK)。 在JDK的安裝目錄下有一個jre目錄,里面有兩個文件夾bin和lib,在這里可以認為bin里的就是jvm,lib中則是jvm工作所需要的類庫,而jvm和 lib合起來就稱為jre。
JRE
JRE(Java Runtime Environment,Java運行環境),包含JVM標准實現及Java核心類庫。JRE是Java運行環境,並不是一個開發環境,所以沒有包含任何開發工具(如編譯器和調試器)。
JVM
JVM是Java Virtual Machine(Java虛擬機)的縮寫,JVM是一種用於計算設備的規范,它是一個虛構出來的計算機,是通過在實際的計算機上仿真模擬各種計算機功能來實現的。
由上圖一目了然:
JDK是整個Java的核心,包括了Java運行環境JRE、Java工具和Java基礎類庫。JRE是運行JAVA程序所必須的環境的集合,包含JVM標准實現及Java核心類庫。JVM是整個java實現跨平台的最核心的部分,能夠運行以Java語言寫的程序。
JVM體系結構與運行原理:
Java語言寫的源程序通過Java編譯器,編譯成與平台無關的‘字節碼程序’(.class文件,也就是0,1二進制程序),然后在OS之上的Java解釋器中解釋執行。
1. 裝載
裝載過程負責找到二進制字節碼並加載至JVM中,JVM通過類名、類所在的包名通過ClassLoader來完成類的加載,同樣,也采用以上三個元素來標識一個被加載了的類:類名+包名+ClassLoader實例ID。
2. 鏈接
鏈接過程負責對二進制字節碼的格式進行校驗、初始化裝載類中的靜態變量以及解析類中調用的接口、類。
完成校驗后,JVM初始化類中的靜態變量,並將其值賦為默認值。
最后對類中的所有屬性、方法進行驗證,以確保其需要調用的屬性、方法存在,以及具備應的權限(例如public、private域權限等),會造成NoSuchMethodError、NoSuchFieldError等錯誤信息。
3. 初始化
初始化過程即為執行類中的靜態初始化代碼、構造器代碼以及靜態屬性的初始化,在四種情況下初始化過程會被觸發執行:
調用了new;
反射調用了類中的方法;
子類調用了初始化;
JVM啟動過程中指定的初始化類。
ClassLoader抽象類的幾個關鍵方法:
(1) loadClass
此方法負責加載指定名字的類,ClassLoader的實現方法為先從已經加載的類中尋找,如沒有則繼續從parent ClassLoader中尋找,如仍然沒找到,則從System ClassLoader中尋找,最后再調用findClass方法來尋找,如要改變類的加載順序,則可覆蓋此方法
(2) findLoadedClass
此方法負責從當前ClassLoader實例對象的緩存中尋找已加載的類,調用的為native的方法。
(3) findClass
此方法直接拋出ClassNotFoundException,因此需要通過覆蓋loadClass或此方法來以自定義的方式加載相應的類。
(4) findSystemClass
此方法負責從System ClassLoader中尋找類,如未找到,則繼續從Bootstrap ClassLoader中尋找,如仍然為找到,則返回null。
(5) defineClass
此方法負責將二進制的字節碼轉換為Class對象
(6) resolveClass
此方法負責完成Class對象的鏈接,如已鏈接過,則會直接返回。
JVM 運行時數據區:
第一塊:PC寄存器
PC寄存器是用於存儲每個線程下一步將執行的JVM指令,如該方法為native的,則PC寄存器中不存儲任何信息。
第二塊:JVM棧
JVM棧是線程私有的,每個線程創建的同時都會創建JVM棧,JVM棧中存放的為當前線程中局部基本類型的變量(java中定義的八種基本類型:boolean、char、byte、short、int、long、float、double)、部分的返回結果以及Stack Frame,非基本類型的對象在JVM棧上僅存放一個指向堆上的地址
第三塊:堆(Heap)
它是JVM用來存儲對象實例以及數組值的區域,可以認為Java中所有通過new創建的對象的內存都在此分配,Heap中的對象的內存需要等待GC進行回收。
第四塊:方法區域(Method Area)
(1)在Sun JDK中這塊區域對應的為PermanetGeneration,又稱為持久代。
(2)方法區域存放了所加載的類的信息(名稱、修飾符等)、類中的靜態變量、類中定義為final類型的常量、類中的Field信息、類中的方法信息,當開發人員在程序中通過Class對象中的getName、isInterface等方法來獲取信息時,這些數據都來源於方法區域,同時方法區域也是全局共享的,在一定的條件下它也會被GC,當方法區域需要使用的內存超過其允許的大小時,會拋出OutOfMemory的錯誤信息。
第五塊:運行時常量池(Runtime Constant Pool)
存放的為類中的固定的常量信息、方法和Field的引用信息等,其空間從方法區域中分配。
第六塊:本地方法堆棧(Native Method Stacks)
JVM采用本地方法堆棧來支持native方法的執行,此區域用於存儲每個native方法調用的狀態。
匯總:(1)jdk是java語言的開發工具包,jre是java的運行環境,沒有編譯功能,jvm是java虛擬機,實現跨平台操作;
jdk中包含jre,jre中包含jvm。
(2)jvm中執行原理:類加載器、鏈接、初始化;