深入理解Java之JVM启动流程

背景

Java虚拟机（JVM）是Java语言的核心，负责Java程序的运行，我们知道Java程序通过编译器编译后，会得到一个以.class为后缀的文件，也称为字节码文件，JVM会将其转换成机器能够理解的指令集并执行。那么JVM是如何启动的呢？本文将对Java虚拟机的启动流程进行深入讲解。

下图展示了JVM启动的主要流程。

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start[开始] --> A(JVM启动)
A --> B(运行时数据区域的创建)
B --> C(执行类加载器子系统)
C --> D(执行字节码文件)
D --> end[结束]

启动: JVM 的启动指的是通过main函数启动Java程序的过程
运行时数据区域的创建：当JVM启动后，它便会进行一些初始化工作，并创建出运行时数据区域，包括方法区、堆、虚拟机栈等区域。
执行类加载器子系统：类加载器子系统是Java虚拟机的核心之一，JVM通过类加载器子系统来对class文件进行加载、验证、准备和解析，最终生成类的Class对象。
执行字节码文件：当JVM完成类的加载之后，便会执行字节码文件，具体而言，JVM通过指令集对字节码文件进行解析，并执行对应的指令，直到程序结束。

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello, World!");
    }
}

当我们运行以上程序的时候，JVM会启动，并按照上述的启动流程进行。

JVM启动：JVM通过JNI创建Java虚拟机（Java VirtualMachine），并将该虚拟机作为进程启动。
运行时数据区域的创建：JVM启动之后，会进行初始化工作，并创建出运行时数据区域，包括方法区、堆、虚拟机栈等区域。
执行类加载器子系统：JVM首先会加载HelloWorld.class文件，这里使用的是默认类加载器，即BootstrapClassLoader，之后会将 class文件加载到方法区中，并生成一个Class对象。此时 HelloWold 类已经能够运行了。
执行字节码文件：当JVM完成类的加载之后，便会执行字节码文件，具体而言，JVM通过指令集对字节码文件进行解析，并执行对应的指令，直到程序结束。在执行HelloWorld程序中的main方法时，JVM会执行System.out.println("Hello, World!")命令，打印 "Hello, World!" 到控制台，并退出程序。

public class Person {
    static {
        System.out.println("Person Class is loaded!");
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Person p = new Person(); //创建Person对象，用于触发类加载器子系统
    }
}

当我们运行Test程序的时候，JVM会启动，并按照上述的启动流程进行。

JVM启动：JVM通过JNI创建Java虚拟机（Java VirtualMachine），并将该虚拟机作为进程启动。
运行时数据区域的创建：JVM启动之后，会进行初始化工作，并创建出运行时数据区域，包括方法区、堆、虚拟机栈等区域。
执行类加载器子系统：当Test程序运行到new Person()时，JVM会使用默认类加载器BootstrapClassLoader进行类的加载。在加载Person类文件的时候，Person.class文件里的静态代码块会被执行，从而打印出 "Person Class is loaded!"。
执行字节码文件：当JVM完成类的加载之后，便会执行字节码文件，具体而言，JVM通过指令集对字节码文件进行解析，并执行对应的指令，直到程序结束。

本文对Java虚拟机启动流程进行了全面的介绍，并配合两个示例具体讲解了这一过程。通过了解Java虚拟机的启动流程，能够深入理解JVM是如何执行Java程序的，并在实际开发中更好地优化程序。

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