JVM的生命周期

1.加载(Loading):

在加载阶段,JVM会找到并加载Java字节码文件。加载阶段分为三个步骤:通过类的全限定名找到对应的字节码文件,创建一个与该类相关的Class对象,将类的静态数据结构存储在方法区中。加载完成后,JVM内存中就存在了一个Class对象,它包含了该类的所有属性和方法的信息。

2.验证(Verification):

验证阶段是确保加载的字节码文件符合JVM规范的过程。在验证阶段,JVM会检查字节码的格式、语义以及符号引用的正确性,以防止安全漏洞和运行时错误。验证的目标包括:类文件结构的完整性、语义的正确性和符号引用的验证。

3.准备(Preparation):

在准备阶段,JVM会为类的静态变量分配内存并设置默认初始值。这些静态变量包括基本数据类型和引用类型,它们会被初始化为零值(零值是每种数据类型的默认值,如0、false、null等),而不是类中定义的初始值。此阶段会在方法区中为每个静态变量分配内存空间。

4.解析(Resolution):

解析阶段是将符号引用转换为直接引用的过程。在Java中,类的方法和字段访问采用的是符号引用,而不是直接引用。解析阶段会将这些符号引用转化为直接引用,以便能够正确访问和调用类的方法和字段。解析阶段包括类、字段和方法的解析。

5.初始化(Initialization):

初始化阶段是JVM执行类的初始化代码的过程。类的初始化代码包括静态变量的赋值和静态代码块的执行。在该阶段,JVM会按照类的加载顺序依次初始化每个类,确保所有的静态变量被正确初始化,并执行静态代码块中的代码。初始化阶段是类加载过程的最后一步。

6.使用(Usage):

使用阶段是指JVM执行Java程序的过程。在使用阶段,JVM会按照程序的流程执行相应的指令,并处理方法调用和对象创建等操作。JVM通过执行Java字节码来实际运行程序,包括调用方法、访问字段和创建对象等操作。

7.卸载(Unloading):

卸载阶段是指JVM从内存中卸载不再被使用的类和相关资源。当一个类不再被引用,并且没有正在执行的对象实例时,JVM会卸载该类,并释放其占用的内存空间。卸载过程由垃圾回收器完成,它会检测并回收不再被引用的类和对象。

JVM的生命周期是一个动态的过程,它负责加载、验证、准备、解析、初始化、使用和卸载Java字节码文件。每个阶段都有特定的任务和目标,保证程序能够正确运行并在不再需要时释放资源。

JVM的生命周期_第1张图片

Java虚拟机(JVM)的启动和执行过程分为以下几个步骤:

  1. 加载:JVM首先加载JDK的核心类库以及应用程序所需的其他类。加载过程中包括以下几种方式:

    • 类文件加载:将编译后的Java类文件加载到内存中。
    • 字节码校验:验证加载的字节码是否符合Java语法规范。
    • 字节码转换:将字节码转换成机器码,以便于执行。
  2. 链接:在加载完类文件后,JVM需要进行链接处理,包括以下三个阶段:

    • 验证:检查字节码是否符合JVM规范。
    • 准备:为类变量(静态变量)分配内存空间,并设置默认初始值。
    • 解析:将符号引用转换为直接引用。
  3. 初始化:执行类的初始化代码,包括静态变量的赋值和静态代码块的执行。JVM保证类的初始化在多线程环境下的安全性。

  4. 执行:将字节码转换为机器码,逐行执行机器码指令。执行过程中需要注意以下几点:

    • 进行即时编译(Just-In-Time Compilation):将热点代码(被频繁调用的代码)编译成机器码,以提高执行效率。
    • 垃圾回收(Garbage Collection):在执行过程中,JVM会自动回收不再使用的内存空间,以确保内存的有效利用。
  5. 销毁:当Java程序执行完毕或者出现异常时,JVM会释放所有占用的资源,并终止执行。

JVM的启动和执行流程可以总结为:加载类文件、链接处理、初始化类、执行字节码。通过这一流程,JVM能够实现Java程序的跨平台运行,并提供内存管理和垃圾回收等功能,以确保程序的安全和性能。

JVM(Java Virtual Machine)的退出流程可以分为正常退出和非正常退出两种情况。

  1. 正常退出:

    • JVM收到终止请求,如通过调用System.exit()方法或者通过kill命令结束进程。
    • JVM开始执行退出过程,首先会执行已注册的关闭钩子(Shutdown Hook)。
    • 关闭钩子是一段在JVM正常退出之前执行的代码,可以通过Runtime.addShutdownHook方法注册。
    • JVM的关闭钩子可以用于释放资源、保存状态等操作。
    • 在关闭钩子执行完毕后,JVM执行一些清理操作,如垃圾回收、关闭网络连接等。
    • 最后,JVM完全终止运行,进程退出。
  2. 非正常退出:

    • JVM遇到致命错误,如OutOfMemoryError或StackOverflowError。
    • JVM无法继续执行,并抛出一个异常。
    • 异常的抛出会导致程序所在的线程被终止,然后整个JVM进程退出。

JVM的退出过程可以通过实现一个Shutdown Hook来观察,示例代码如下:

public class ShutdownHookExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 注册一个关闭钩子
        Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("Shutting down...");
            }
        });

        // 模拟程序运行
        try {
            Thread.sleep(5000); // 程序休眠5秒钟
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        // 手动触发退出事件
        System.exit(0);
    }
}

该示例程序在运行时注册了一个关闭钩子,并在关闭钩子中打印一条消息。然后程序会休眠5秒钟,之后手动调用System.exit(0)方法触发JVM退出事件。在程序运行时,我们可以观察到在5秒后打印的"Shutting down..."消息,表示关闭钩子被执行。然后JVM会继续执行清理操作并退出。

需要注意的是,关闭钩子的执行顺序是不确定的,不同的钩子可能在不同的线程中执行。因此,如果有多个关闭钩子,它们之间应该是独立的,不依赖于其他钩子的执行顺序。

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