类加载器的作用是加载类文件到内存,比如编写一个HelloWord.java程序,然后通过javac编译成class文件,那怎么才能加载到内存中被执行呢?Class Loader承担的就是这个责任,那不可能随便建立一个.class文件就能被加载的,Class Loader加载的class文件是有格式要求,在《JVM Specification》中式这样定义Class文件的结构:
ClassFile { u4 magic; u2 minor_version; u2 major_version; u2 constant_pool_count; cp_info constant_pool[constant_pool_count-1]; u2 access_flags; u2 this_class; u2 super_class; u2 interfaces_count; u2 interfaces[interfaces_count]; u2 fields_count; field_info fields[fields_count]; u2 methods_count; method_info methods[methods_count]; u2 attributes_count; attribute_info attributes[attributes_count]; } |
需要详细了解的话,可以仔细阅读《JVM Specification》的第四章“The class File Format”,这里不再详细说明。
友情提示:Class Loader只管加载,只要符合文件结构就加载,至于说能不能运行,则不是它负责的,那是由Execution Engine负责的。
q Execution Engine 执行引擎
执行引擎也叫做解释器(Interpreter),负责解释命令,提交操作系统执行。
q Native Interface本地接口
本地接口的作用是融合不同的编程语言为Java所用,它的初衷是融合C/C++程序,Java诞生的时候是C/C++横行的时候,要想立足,必须有一个聪明的、睿智的调用C/C++程序,于是就在内存中专门开辟了一块区域处理标记为native的代码,它的具体做法是Native Method Stack中登记native方法,在Execution Engine执行时加载native libraies。目前该方法使用的是越来越少了,除非是与硬件有关的应用,比如通过Java程序驱动打印机,或者Java系统管理生产设备,在企业级应用中已经比较少见,因为现在的异构领域间的通信很发达,比如可以使用Socket通信,也可以使用Web Service等等,不多做介绍。
q Runtime data area运行数据区
运行数据区是整个JVM的重点。我们所有写的程序都被加载到这里,之后才开始运行,Java生态系统如此的繁荣,得益于该区域的优良自治,下一章节详细介绍之。
整个JVM框架由加载器加载文件,然后执行器在内存中处理数据,需要与异构系统交互是可以通过本地接口进行,瞧,一个完整的系统诞生了!
3、JVM的内存管理
所有的数据和程序都是在运行数据区存放,它包括以下几部分:
q Stack 栈
栈也叫栈内存,是Java程序的运行区,是在线程创建时创建,它的生命期是跟随线程的生命期,线程结束栈内存也就释放,对于栈来说不存在垃圾回收问题,只要线程一结束,该栈就Over。问题出来了:栈中存的是那些数据呢?又什么是格式呢?
栈中的数据都是以栈帧(Stack Frame)的格式存在,栈帧是一个内存区块,是一个数据集,是一个有关方法(Method)和运行期数据的数据集,当一个方法A被调用时就产生了一个栈帧F1,并被压入到栈中,A方法又调用了B方法,于是产生栈帧F2也被压入栈,执行完毕后,先弹出F2栈帧,再弹出F1栈帧,遵循“先进后出”原则。
那栈帧中到底存在着什么数据呢?栈帧中主要保存3类数据:本地变量(Local Variables),包括输入参数和输出参数以及方法内的变量;栈操作(Operand Stack),记录出栈、入栈的操作;栈帧数据(Frame Data),包括类文件、方法等等。光说比较枯燥,我们画个图来理解一下Java栈,如下图所示: