????????在Java開發中，理解JVM（Java虛擬機）和類加載機制是掌握高級特性的關鍵。本文將從JDK、JRE、JVM的關系入手，深入講解JVM的內存結構，并詳細剖析類加載的全過程，包括加載時機、流程以及核心機制——雙親委托模型。

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一、JDK、JRE、JVM的關系

1.1 三者的核心區別

• JDK（Java Development Kit）：Java開發工具包，包含編譯器（javac）、調試器（jdb）等開發工具，是開發Java程序的必備環境。
• JRE（Java Runtime Environment）：Java運行時環境，包含JVM和Java類庫，用于運行Java程序。
• JVM（Java Virtual Machine）：Java虛擬機，是JRE的核心組件，負責執行字節碼（.class文件），并提供內存管理、垃圾回收等功能。

關系圖：

1.2 Java程序跨平臺原理

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二、JVM內存結構詳解

????????JVM（Java Virtual Machine） 是Java平臺的核心組件，它提供了跨平臺的 能力，使得Java程序可以在不同的操作系統上運行。JDK中的JVM負責解釋和執 行Java字節碼文件，同時還提供了內存管理、垃圾回收等功能，使得Java程序能 夠高效、安全地運行。

JVM的內存結構是Java程序運行的基石，主要分為以下幾部分：

類加載器（Class Loader）：類加載器負責加載Java字節碼文件（.class文件）， 并將其轉換為可執行的代碼。它將類加載到JVM的運行時數據區域中，并解析類 的依賴關系

運行時數據區（Runtime Data Area）：運行時數據區域是JVM用于存儲程序運行 時數據的區域。它包括以下幾個部分：

2.1 核心區域劃分

區域	作用	特點
方法區（Method Area）	存儲類的元數據（如類結構、常量池、靜態變量）	線程共享，可能存在性能瓶頸（如頻繁GC）
堆（Heap）	存放對象實例和數組	最大的內存區域，垃圾回收的主要場所
棧（Stack）	存儲局部變量、方法調用棧幀	線程私有，生命周期與線程一致
本地方法棧（Native Method Stack）	支持本地方法（如C/C++代碼）調用	與JVM棧類似，但服務對象不同
程序計數器（Program Counter）	記錄當前線程執行的字節碼指令地址	線程私有，唯一不會拋出OOM異常的區域

2.2 執行引擎與垃圾回收

• 執行引擎：：執行引擎負責執行編譯后的字節碼指令，將其 轉換為機器碼并執行。它包括解釋器和即時編譯器（Just-In-Time Compiler， JIT）兩個部分，用于提高程序的執行效率。
• 垃圾回收器（GC）：：垃圾回收器負責自動回收不再使用的對象和 釋放內存空間。它通過標記-清除、復制、標記-整理等算法來進行垃圾回收
• 本地方法接口（Native Method Interface）：本地方法接口允許Java程序調用本 地方法，即使用其他語言編寫的代碼。

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三、類加載機制詳解

類加載是Java動態性的核心，JVM通過類加載器將.class文件加載到內存，并完成初始化。

JVM架構及執行流程如下：

解釋執行：

????????class文件內容，需要交給JVM進行解釋執行，簡單理解就是JVM解釋一行就 執行一行代碼。所以如果Java代碼全是這樣的運行方式的話，效率會稍低一 些。

JIT（Just In Time）即時編譯：

????????執行代碼的另一種方式，JVM可以把Java中的 熱點代碼直接編譯成計算機可 以運行的二進制指令，這樣后續再調用這個熱點代碼的時候，就可以直接運 行編譯好的指令，大大提高運行效率。

3.1 類加載器

類加載器可以將編譯得到的 .class文件 （存儲在磁盤上的物理文件）加載在 到內存中。

3.2 加載時機

當第一次使用到某個類時，該類的class文件會被加載到內存方法區。

3.3 加載過程

類加載的過程：加載、驗證、準備、解析、初始化

具體加載步驟：

注意事項：

????????類加載過程是按需進行的，即在首次使用類時才會觸發類的加載和初始化。此 外，類加載過程是由Java虛擬機的類加載器負責完成的，不同的類加載器可能有 不同的加載策略和行為。

類加載小節：

????????JVM的類加載過程包括加載、驗證、準備、解析和初始化等階段，它們共同完 成將Java類加載到內存中，并為類的靜態變量分配內存、解析符號引用、執行靜 態代碼塊等操作，最終使得類可以被正確地使用和執行。

3.4 加載器分類

JDK8類加載器可以分為以下四類：

3.5?雙親委托機制（Parent Delegation Model）

????????雙親委托機制是Java類加載器的一種工作機制，通過層級加載和委托父類加載器 來加載類，確保類的唯一性、安全性和模塊化。在學習這個知識點之前，大家看 下面題目。

1）問題引入

????????用戶自定義類java.lang.String，在測試類main方法中使用該類，思考： 類加載器到底加載是哪個類，是JDK提供的String，還是用戶自定義的String？

自定義String類：

package java.lang;import java.util.Arrays;public class String {private char[] arr;public String() {System.out.println("in String() ...");arr = new char[10];}public String(char[] array) {System.out.println("in String(char[]) ...");int len = array.length;arr = new char[len];System.arraycopy(array, 0, arr, 0, len);}@Overridepublic String toString() {return "MyString: " + Arrays.toString(arr);}
}

測試類：

import java.lang.String;public class Test035_String {public static void main(String[] args) {String s1 = new String();System.out.println("s1: " + s1);}}

從運行效果可知：最終加載的類是JDK提供的java.lang.String

為什么？答案是雙親委托機制！

2）雙親委托機制

????????如果一個類加載器收到類加載請求，它并不會自己先去加載，而是把這個請求 委托給父類的加載器去執行，如果父類加載器還存在其父類加載器，則進一步向 上委托，最終加載請求會到達頂層的啟動類加載器 Bootstrap ClassLoader 。

????????如果頂層類加載器可以完成加載任務，則進行class文件類加載，加載成功后返 回。如果當前類加載器無法加載，則向下委托給子類加載器，此時子類加載器才 會嘗試加載，成功則返回，失敗則繼續往下委托，如果所有的加載器都無法加載 該類，則會拋出ClassNotFoundException，這就是雙親委托機制。

3.6 常用方法

案例展示：

????????準備一個jdbc的配置文件 jdbc.properties ，借助類加載器中方法解析，遍 歷輸出其配置內容。

配置文件 jdbc.properties ：

 driverClass=com.mysql.jdbc.Driverurl=jdbc:mysql://localhost:3306/db01username=rootpassword=briup

測試類：

 import java.io.IOException;import java.io.InputStream;import java.util.Map.Entry;import java.util.Properties;import java.util.Set;// static ClassLoader getSystemClassLoader()    
獲取系統類加載器
// InputStream getResourceAsStream(String name) 加載當前類class
文件相同目錄下資源文件
public class Test036_LoadFile {public static void main(String[] args) throws IOException 
{//1.獲取系統類加載器ClassLoader systemClassLoader = 
ClassLoader.getSystemClassLoader();//2.利用加載器去加載一個指定的文件// 參數：文件的路徑（注意，該路徑為相對路徑，相對于當前類
class文件存在的目錄）// 返回值：字節流InputStream is = 
systemClassLoader.getResourceAsStream("jdbc.properties");System.out.println("is: " + is);//3.實例化Properties對象，解析配置文件內容并輸出Properties prop = new Properties();prop.load(is);//配置文件內容遍歷Set<Entry<Object, Object>> entrySet = prop.entrySet();for (Entry<Object, Object> entry : entrySet) {String key = (String) entry.getKey();String value = (String) entry.getValue();System.out.println(key + ": " + value);}//4.關閉流is.close();}}

運行效果：

注意事項：getResourceAsStream(String path)，參數path是相對路徑，相對當前 測試類class文件所在的目錄！

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總結

????????本文從JDK/JRE/JVM的關系入手，深入解析了JVM的內存結構和類加載機制，重點講解了雙親委托模型的設計原理和作用。理解這些內容有助于優化程序性能、排查類加載沖突問題，并為后續學習反射、動態代理等高級特性打下基礎。