概要

JVM（Java Virtual Machine，Java虚拟机）是Java程序能够在不同平台上运行的关键，它将Java字节码转化为特定平台的机器码。JVM为Java提供了平台无关性，使得Java能够一次编译，处处运行。JVM是Java虚拟机，用于执行Java字节码并提供运行时环境。它不仅仅是一个运行Java程序的环境，还负责内存管理、垃圾回收、线程管理等任务。JVM的架构包括几个核心部分：类加载子系统、运行时数据区、执行引擎和本地接口等。

常见的java虚拟机（我们主要学习HotSpot虚拟机）

HotSpot的发展历程

java虚拟机的组成

jvm由类加载器ClassLoder（加载class字节码文件）、运行时数据区（管理jvm的内存）、执行引擎（将字节码文件中的指令解释成机器码，并是使用各种即时编译器、垃圾回收器等优化性能）这三种组成。后续我们将对这三部分进行重点学习。

正确认识字节码文件

字节码文件的应用场景

正确打开字节码文件

对于字节码文件我们不能直接使用简单的记事本打开他，这样打开字节码文件对我们来说也是不直观的不知道他在干什么的。

打开的字节码工具–jclasslib

为了学习字节码文件，我们需要掌握他的正确打开方式即使用jclasslib这个工具进行打开。这个工具在idea上拥有插件，大家可以在网上自行下载。下载完成后在idea的右上角便会出现jclasslib ，我们便能够使用他对我们的字节码文件进行正确的打开和学习。

打开字节码工具–javap

打开字节码的工具–arthas

字节码文件的组成

基本信息

Magic魔数

很多人认为只需要修改文件的扩展名，便可以修改文件的类型，使其能够被其他的软件打开，这种看法是错误的。文件的类型是通过文件的头几个字节（文件头）确定的，软件能不能打开某个文件，也是软件先通过文件头来进行确定文件的类型并判断自身能不能支持该种类型决定的。在java字节码文件中，则将文件头称为magic魔数。

主副版本号

主版本号用来标识大版本号，JDK1.0-1.1使用了45.0-45.3，JDK1.2是46之后每升级一个大版本就加1；
副版本号是当主版本号相同时作为区分不同版本的标识，一般只需要关心主版本号。 版本号的作用主要是判断当前字节码的版本和运行时的JDK是否兼容。

当我们的字节码的版本和运行的JDK不兼容时很容易出现报错

当看到这个报错时我们便要认识到这个就是我们的字节码的版本和运行的JDK不兼容，那这个问题该怎么解决呢？
有两个解决方案：一：修改JDK版本（不推荐）二 ：修改第三方的依赖（推荐）
由前面可知出现上述问题是由于字节码的版本和运行的JDK不兼容所以我们便让他们兼容就好了（好像是句废话），
便引申出到底是谁兼容这个问题，我们可以通过修改JDK版本使其兼容我们原先的包，但这个问题很容易导致你修改后的JDK兼容了这个包却不兼容其他的包的问题反而有可能引发更大的问题。相反，只修改第三方依赖修改的幅度更小，不会出现上述问题。

常量池

字节码文件中常量池的作用：避免相同的内容重复定义，节省空间。

方法

字节码中的方法区域是存放字节码指令的核心位置，字节码指令的内容存放在方法的Code属性中。
学习字节码文件时需要我们对这些字节码指令有一定的了解不然很容易出现读不懂的情况。

字节码文件的组成的总结

类的生命周期

类的生命周期可以分为：加载、链接、初始化、使用和卸载这五个阶段

加载阶段

1、加载(Loading)阶段第一步是类加载器根据类的全限定名通过不同的渠道以二进制流的方式获取字节码信息。
程序员可以使用Java代码拓展的不同的渠道。
2、类加载器在加载完类之后，Java虚拟机会将字节码中的信息保存到方法区中。

3、类加载器在加载完类之后，Java虚拟机会将字节码中的信息保存到内存的方法区中。生成一个InstanceKlass对象，保存类的所有信息，里边还包含实现特定功能比如多态的信息。

4、同时，Java虚拟机还会在堆中生成一份与方法区中数据类似的java.lang.Class对象。
作用是在Java代码中去获取类的信息以及存储静态字段的数据（JDK8及之后）。

对于开发者来说，只需要访问堆中的Class对象而不需要访问方法区中所有信息。这样Java虚拟机就能很好地控制开发者访问数据的范围。

链接阶段

验证

连接（Linking）阶段的第一个环节是验证，验证的主要目的是检测Java字节码文件是否遵守了《Java虚拟机规
范》中的约束。这个阶段一般不需要程序员参与。
主要包含如下四部分，具体详见《Java虚拟机规范》：
1.文件格式验证，比如文件是否以0xCAFEBABE开头，主次版本号是否满足当前Java虚拟机版本要求。

2.元信息验证，例如类必须有父类（super不能为空）。

3.验证程序执行指令的语义，比如方法内的指令执行中跳转到不正确的位置。

4.符号引用验证，例如是否访问了其他类中private的方法等。

准备

准备阶段为静态变量（static）分配内存并设置初始值。
注意：本章涉及到的内存结构只讨论JDK8及之后的版本，8之前的版本后续章节详述。
准备阶段只会给静态变量赋初始值，而每一种基本数据类型和引用数据类型都有其初始值

final修饰的基本数据类型的静态变量，准备阶段直接会将代码中的值进行赋值。

解析

解析阶段主要是将常量池中的符号引用替换为直接引用。
符号引用就是在字节码文件中使用编号来访问常量池中的内容。

初始化

初始化阶段会执行静态代码块中的代码，并为静态变量赋值。
初始化阶段会执行字节码文件中clinit部分的字节码指令。


以下几种方式会导致类的初始化：
1.访问一个类的静态变量或者静态方法，注意变量是final修饰的并且等号右边是常量不会触发初始化。
2.调用Class.forName(String className)。
3.new一个该类的对象时。
4.执行Main方法的当前类。
如下几种情况是不会进行初始化指令执行的：
1.无静态代码块且无静态变量赋值语句。
2.有静态变量的声明，但是没有赋值语句。
3.静态变量的定义使用final关键字，这类变量会在准备阶段直接进行初始化。

总结

几个要点：
1.静态变量的定义使用final关键字，这类变量会在准备阶段直接进行初始化
（除非要执行方法）。
2.直接访问父类的静态变量，不会触发子类的初始化。子类的初始化cinit调用之前，
会先调用父类的cinit初始化方法。
添加-XX:+TraceClassLoading 参数可以打印出加载并初始化的类