JVM调优系列：（三）类加载和执行机制

类加载机制

JVM的类加载是通过ClassLoader及其子类来完成的，类的层次关系和加载顺序可以由下图来描述：

每个ClassLoader加载Class的过程是：

1.检测此Class是否载入过（即在cache中是否有此Class），如果有到8,如果没有到2

2.如果parent classloader不存在（没有parent，那parent一定是bootstrap），到4

3.请求parent classloader载入，如果成功到8，不成功到5

4.请求jvm从bootstrap classloader中载入，如果成功到8

5.寻找Class文件（从与此classloader相关的类路径中寻找）。如果找不到则到7.

6.从文件中载入Class，到8.

7.抛出ClassNotFoundException.

8.返回Class.

类执行机制

JVM的指令是从操作数栈中取得操作数,是基于栈的体系结构来执行class字节码的。线程创建后，都会产生程序计数器（PC）和栈（Stack），程序计数器存放下一条要执行的指令在方法内的偏移量，栈中存放一个个栈帧，每个栈帧对应着每个方法的每次调用，而栈帧又是有局部变量区,操作数栈和帧数据区组成，局部变量区用于存放方法中的局部变量和参数，操作数栈中用于存放方法执行过程中产生的中间结果。局部变量区和操作数栈的大小,编译器在编译时就确定了存放在class文件中.而帧数据区大小依赖于具体实现,这些信息用来支持常量池解析,正常方法返回以及异常派发机制.

32位HotSpot上要求64位/8字节对齐，HotSpot在C++代码中用instanceOopDesc类来表示Java对象，而该类继承oopDesc，oopDesc保存了java class的元数据信息，而Klass保存了java class的实际数据。klass就是用于描述GC堆上的对象的对针；如果一个对象的大小、域的个数与类型等信息不固定的话，它就需要特定的klass对象来描述。

instanceOopDesc用于表示Java对象，instanceKlass用于描述它，HotSpot并不把instanceKlass暴露给Java，而会另外创建对应的java.lang.Class对象，两者之间互相持有引用,如果自身却又有些不固定的信息需要被描述，因而又有instanceKlassKlass,如此下去会没完没了，所以有个klassKlass作为这个描述链上的终结符。

通过直接指针访问对象,klass的关系图：

在java中的引用主要有四种：

Strong reference：

强引用是JAVA中默认采用的一种方式，它会尽可能长时间的存活于 JVM 内，当没有任何对象指向它时 GC 执行后将会被回收。

Soft reference：

软引用的对象在GC的时候不会被回收，只有当内存不够用的时候才会真正的回收，因此软引用适合缓存的场合，这样使得缓存中的对象可以尽量的再内存中待长久一点。

软引用可以和一个引用队列（ReferenceQueue）联合使用，如果软引用所引用的对象被垃圾回收，Java 虚拟机就会把这个软引用加入到与之关联的引用队列中.

Weak reference：

弱引用有利于对象更快的被回收，在垃圾回收器线程扫描它所管辖的内存区域的过程中，一旦发现了只具有弱引用的对象，不管当前内存空间足够与否，都会回收它的内存。

Phantom reference：

一个对象仅持有虚引用，那么它就和没有任何引用一样。虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收的活动,当垃圾回收器准备回收一个对象时，如果发现它还有虚引用，就会在回收对象的内存之前，把这个虚引用加入到与之关联的引用队列中。构造 PhantomReference 时的第二个参数 ReferenceQueue(WeakReference & SoftReference 也可以有这个参数)，PhantomReference 唯一的用处就是跟踪 referent 何时被 enqueue 到 ReferenceQueue 中.

可复活

当程序不再有任何引用变量引用Sample对象时，它就进入可复活状态, 垃圾回收器会准备释放它占用的内存，在释放之前，会调用它及其他处于可复活状态的对象的finalize()方法。

影子可触及

已经被断定不会被任何终结方法复活(终结方法已经被运行过了)，并且影子引用对象触及。一旦某个被影子引用的对象变成影子可触及状态，垃圾收集器立即把该引用对象加入队列,由程序明确地清除。

不可触及

当对象处于不可触及状态时,垃圾回收器才会真正回收它们的内存。