Java程序運(yùn)行時(shí)類加載機(jī)制

下面是對(duì)這個(gè)流程的詳細(xì)說(shuō)明：

1. JVM啟動(dòng)：當(dāng)Java程序開(kāi)始執(zhí)行時(shí)，JVM首先啟動(dòng)。JVM的啟動(dòng)涉及到操作系統(tǒng)級(jí)別的進(jìn)程創(chuàng)建和資源分配。

2. Bootstrap ClassLoader：JVM啟動(dòng)后，首先會(huì)初始化Bootstrap ClassLoader（啟動(dòng)類加載器）。Bootstrap ClassLoader是虛擬機(jī)的一部分，通常不繼承自java.lang.ClassLoader，而是直接用C/C++代碼實(shí)現(xiàn)。它的主要作用是加載Java核心庫(kù)，也就是位于JVM安裝目錄下的rt.jar（或在后續(xù)版本中被分解為多個(gè)文件）以及其他依賴的庫(kù)。

3. ExtClassLoader（擴(kuò)展類加載器）：在Bootstrap ClassLoader加載完核心API之后，它會(huì)創(chuàng)建并啟動(dòng)ExtClassLoader（擴(kuò)展類加載器）。ExtClassLoader負(fù)責(zé)加載JVM的擴(kuò)展目錄（如java.ext.dirs系統(tǒng)屬性指定的目錄）中的類庫(kù)。這些類庫(kù)通常是由Sun/Oracle或其他廠商提供的擴(kuò)展API。

4. AppClassLoader（應(yīng)用程序類加載器）：接下來(lái)，Bootstrap ClassLoader會(huì)創(chuàng)建AppClassLoader（應(yīng)用程序類加載器）。AppClassLoader負(fù)責(zé)加載CLASSPATH環(huán)境變量或在應(yīng)用中通過(guò)Classpath屬性指定的類路徑上的用戶類和包。這是大多數(shù)Java應(yīng)用程序中類的主要來(lái)源。

這個(gè)類加載流程的設(shè)計(jì)有幾個(gè)重要的考慮點(diǎn)：

• 分層的類加載機(jī)制：通過(guò)這種層次化的加載方式，可以確保Java核心庫(kù)的穩(wěn)定性和安全性。如果用戶定義的類和Java核心庫(kù)中的類有沖突，JVM會(huì)選擇核心庫(kù)中的類，從而避免潛在的兼容性問(wèn)題。

• 封裝和隔離：每個(gè)類加載器只負(fù)責(zé)加載特定范圍的類，這樣可以在一定程度上隔離不同來(lái)源的類，減少類之間的沖突。

• 委托模型：類加載器在嘗試加載一個(gè)類時(shí)，會(huì)先委托給其父類加載器去嘗試加載。這種委托模型確保了Java核心庫(kù)的類總是由Bootstrap ClassLoader加載，擴(kuò)展類由ExtClassLoader加載，而用戶類由AppClassLoader加載。如果父類加載器無(wú)法完成加載任務(wù)，子類加載器才會(huì)嘗試自己加載。

• 熱部署：由于類加載器的這種設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)類的熱部署，即在運(yùn)行時(shí)可以動(dòng)態(tài)加載和卸載類，這在開(kāi)發(fā)和測(cè)試階段非常有用。

Java中間緩存變量機(jī)制

Java中間緩存變量機(jī)制通常指的是Java編譯器在編譯過(guò)程中對(duì)變量進(jìn)行優(yōu)化的一種技術(shù)。這種機(jī)制主要體現(xiàn)在Java的熱點(diǎn)代碼優(yōu)化（也稱為JIT編譯器的優(yōu)化）中，目的是為了提高程序的執(zhí)行效率。

在Java中，中間緩存變量機(jī)制主要涉及以下幾個(gè)方面：

1. 逃逸分析（Escape Analysis）： 逃逸分析是Java JIT編譯器中的一個(gè)優(yōu)化技術(shù)，它會(huì)分析對(duì)象的生命周期和作用域，以確定對(duì)象是否被外部方法或線程引用。如果一個(gè)對(duì)象沒(méi)有逃逸出方法或線程的作用域，那么它就被認(rèn)為是“不逃逸”的。對(duì)于這樣的對(duì)象，JIT編譯器可以進(jìn)行一些優(yōu)化，比如將其分配到棧上而不是堆上，這樣可以減少垃圾收集器的工作負(fù)擔(dān)，提高內(nèi)存訪問(wèn)速度。

2. 標(biāo)量替換（Scalar Replacement）： 標(biāo)量替換是逃逸分析的一個(gè)延伸。如果逃逸分析確定一個(gè)對(duì)象不會(huì)被其他線程訪問(wèn)，并且它的字段也不會(huì)被其他對(duì)象或方法引用，那么JIT編譯器可能會(huì)將這個(gè)對(duì)象的字段拆分開(kāi)來(lái)，直接在CPU寄存器中存儲(chǔ)和操作這些字段，而不是操作整個(gè)對(duì)象。這種優(yōu)化可以減少內(nèi)存訪問(wèn)次數(shù)，提高程序的執(zhí)行速度。

3. 循環(huán)展開(kāi)（Loop Unrolling）： 循環(huán)展開(kāi)是一種通過(guò)減少循環(huán)控制開(kāi)銷來(lái)提高循環(huán)執(zhí)行效率的優(yōu)化技術(shù)。編譯器會(huì)將循環(huán)體中的代碼復(fù)制多份，以減少循環(huán)迭代次數(shù)和循環(huán)控制的開(kāi)銷。例如，一個(gè)循環(huán)原本需要執(zhí)行8次，編譯器可能會(huì)將其展開(kāi)為執(zhí)行2次，每次執(zhí)行4個(gè)操作。

4. 方法內(nèi)聯(lián)（Method Inlining）： 方法內(nèi)聯(lián)是指編譯器在調(diào)用方法時(shí)，將被調(diào)用方法的代碼直接插入到調(diào)用點(diǎn)，而不是進(jìn)行常規(guī)的函數(shù)調(diào)用。這樣可以減少函數(shù)調(diào)用的開(kāi)銷，如參數(shù)傳遞、棧幀創(chuàng)建和銷毀等。如果內(nèi)聯(lián)的是一個(gè)小方法，而且被頻繁調(diào)用，這種方法可以顯著提高程序的執(zhí)行效率。

Java自增運(yùn)算機(jī)制

• 前置自增（++j）：首先將變量的值增加1，然后返回新值。
• 后置自增（j++）：首先返回變量的當(dāng)前值，然后將變量的值增加1。

int j = 0;
j = ++j + j++ + j++ + j++;
// 結(jié)果是？
System.out.println(j);

Java中，整數(shù)常量不應(yīng)該以0開(kāi)頭（除非它們是八進(jìn)制數(shù)）

int 1 = 078; //?078不是有效的八進(jìn)制或十進(jìn)制數(shù)字。

Java中的隱式轉(zhuǎn)換和運(yùn)算符重載

在Java中，short s = 0; 后s += 1; 和 s = s + 1; 這兩行代碼雖然看起來(lái)相似，但它們?cè)诓僮鳈C(jī)制上有一些關(guān)鍵的區(qū)別。

• 操作符重載（Operator Overloading）：

  • s += 1;?這個(gè)表達(dá)式使用了復(fù)合賦值運(yùn)算符+=。在Java中，復(fù)合賦值運(yùn)算符并不是直接執(zhí)行加法操作，而是首先執(zhí)行加法操作，然后將結(jié)果強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換回變量的原始類型。對(duì)于short類型的變量，這意味著加法操作實(shí)際上是以int類型進(jìn)行的（因?yàn)?code>short類型的變量在表達(dá)式中會(huì)被提升為int類型），然后結(jié)果會(huì)被隱式地轉(zhuǎn)換回short類型。
  • s = s + 1;?這個(gè)表達(dá)式首先執(zhí)行加法操作，得到的結(jié)果也是int類型，然后顯式地將結(jié)果賦值給s變量。但是，結(jié)果不會(huì)被隱式地轉(zhuǎn)換回short類型。會(huì)出現(xiàn)編譯錯(cuò)誤，需要手動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

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