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JVM的生命周期

news 2025/7/3 10:27:09

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。

Java虚拟机（JVM）的启动和执行过程分为以下几个步骤：

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。
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。
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。
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。
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。

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。
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() {@Overridepublic 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。