JVM体系结构--方法区

JVM由一个类装载子系统，执行引擎，运行时数据区和本地方法接口组成。

类装载子系统

主要职责：根据全限定名来装载类型（同一限定名通过命名空间区分）。

主要分类：启动类装载器，系统类装载器和用户自定义装载器

启动类装载器只在系统类的安装目录中查找，系统内装载器在CLASSPATH包含的子目录中查找，这两种类装载器主要负责类型的装载，用户自定义类装载器就是java程序的一部分，通过defineClass，findSystemClass,resolveClass与JVM相连

执行引擎

主要职责：负责执行包含在装载类的方法中的指令。

运行时数据区

主要职责：JVM运行一个程序时，用来储存许多东西。

主要分类：方法区，堆，程序计数器，java栈，本地方法栈

方法区

最核心的功能？

用来储存装载类型的信息。

如何获取装载类型的信息？

当虚拟机装载某个类型时，使用类装载器搜索到某个class文件，也就是二进制数据流，传输到虚拟机中，提取类型信息到方法区。

如何储存？

选择合理的数据结构，由设计者决定

类型信息的内容？

基本信息：类/超类全限定名或者超接口全限定名的有序列表，类类型或接口类型，访问修饰符

扩展信息：常量池，字段信息，方法信息，类（静态）变量，指向ClassLoader类的引用，指向Class类的引用

常量池

直接常量+对其它类型，字段或方法的引用。通过索引访问

字段信息

字段名，字段类型，字段修饰符

方法信息

方法名，返回类型，参数，修饰符

类（静态）变量

编译时常量:final声明或初始化的类变量。一般的类变量作为声明它们类型的一部分数据而保存，编译时常量作为使用它们类型的一部分而保存

指向ClassLoader类的引用

类型装载时，确定是哪种类装载器装载的

指向Class类的引用

关联Class对象实例和数据类型信息。通过forName方法或getClass方法获取该引用，没有则抛出ClassNotFoundException异常。

方法区示例

class Test{
public static void main(String args[]){
Demo demo = new Demo();
demo.aa();
}
}
class Demo{
void aa();
}

运行该test程序，虚拟机找到并读入相应的class文件”Test.class”，从该二进制数据流中提取类型信息并放到方法区。通过保存在方法区的字节码，执行main方法，虽然Demo还没有被装载，但此时Test的常量池中有一个”Demo”的符号引用，通过搜索（散列表，搜索树等），forName,getClass等方式找到Demo类的引用，若虚拟机还没有装载Demo类，通过类装载子系统来进行类型信息的获取，并保存到方法区，将该引用替换Test常量池中的第一项，之后就可以快速访问Demo类了，替换的过程叫做常量池的解析。虚拟机并不是把程序中用到的所有类都装载才开始运行程序，而是只有在需要时才装载相应的类，这也是动态的一种体现吧。虚拟机为Demo对象分配内存（虚拟机能够根据方法区的类型信息来确实对象的内存大小），并把Demo对象压栈，完成了main指令。