一个Java的main方法在JVM中的执行流程示例详解

一个Java的main方法在JVM中的执行流程可以分为​​四大阶段​​：​​加载 -> 链接 -> 初始化 -> 执行​​。

// HelloWorld.java
public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        String message = "Hello, JVM!";
        System.out.println(message);
    }
}

第一阶段：加载 (Loading)

​​目标：找到并加载类的二进制数据。​​

1.​​编译​​：你执行 javac HelloWorld.java。Java编译器将源代码编译成JVM能理解的字节码，存储在 HelloWorld.class文件中。这个文件包含了一个​​类常量池（Constant Pool）​​，里面有各种符号引用，比如 Hello, JVM!这个字符串的字面量、System/out/println等类名、方法名和字段名。

2.​​启动JVM​​：你执行 java HelloWorld。操作系统会启动JVM进程。

3.​​寻找类​​：JVM通过​​类加载器（ClassLoader）​​ 来加载 HelloWorld类。

• Bootstrap ClassLoader​​：首先，启动类加载器会去加载JAVA_HOME/lib下的核心类库，如 java.lang包（包括Object, String, System等）。

• Application ClassLoader​​：然后，应用程序类加载器开始工作，它在你的CLASSPATH（默认是当前目录）下寻找 HelloWorld.class文件。

4.​​创建Class对象​​：JVM成功读取 HelloWorld.class的二进制字节流后，会将其转换为​​方法区（MetASPace）​​ 中的运行时数据结构，并同时在 ​​Java堆（Heap）​​ 中创建一个 java.lang.Class对象，作为方法区这些数据的访问入口。这个 Class对象封装了类的所有元信息（如方法、字段等）。

第二阶段：链接 (Linking)

​​目python标：将加载到方法区的二进制数据合并到JVM运行时状态中。​​ javascript此阶段细分为三步：

1.​​验证 (Verification)​​：JVM会严格检查 HelloWorld.class文件的格式、元数据、字节码等是否符合规范且不会危害JVM自身安全。这是一个非常重要的安全屏障。

2.​​准备 (Preparation)​​：JVM为​​类的静态变量（static variables）​​ 在方法区分配内存并设置​​初始值​​（零值）。注意，这里是初始值，不是代码中赋的值。

•例如，如果类里有 static int value = 123;，在准备阶段，value会被赋值为 0。真正的赋值 123要等到后面的初始化阶段。

3.解析 (Resolution)​​：JVM将​​类常量池​​中的​​符号引用（Symbolic References）​​ 替换为​​直接引用（Direct References）​​。

•符号引用​​：就是一种约定好的形式来表示引用的目标，比如 java/lang/System.out。

•直接引用​​：就是一个直接指向目标的指针、偏移量或句柄。

•例如，在这一步，System.out这个符号引用会被解析为 java.io.PrintStream对象在堆内存中的实际地址。

第三阶段：初始化 (Initialization)

​​目标：执行类的构造器 <clinit>()方法，为静态变量赋予程序设定的初始值。​​

1.到了这一步，JVM才开始真正执行你写在Java代码中的静态语句和静态变量赋值。

2.JVM会收集类中的所有​​静态变量的赋值动作​​和​​静态代码块（static {}）​​，合并生成一个唯一的 <clinit>()方法。

3.JVM会确保 <clinit>()方法在多线程环境下被正确地加锁同步执行，所以类初始化是线程安全的。

4.在我们的 HelloWorld例子中，没有静态变量和静态代码块，所以 <clinit>()方法是空的，但这一步依然会发生。

第四阶段：执行 (Execution & Runtime)

​​目标：创建线程，执行字节码。​​

1 . 主线程​​：JVM会为 main方法创建一个​​主线程​​。该线程拥有自己的​​程序计数器（PC）​​ 和 ​​Java虚拟机栈（JVM Stack）​​。

2 .​​ 栈帧​​：线程的每个方法调用都会在虚拟机栈中创建一个​​栈帧（Stack Frame）​​，用于存储​​局部变量表​​、​​操作数栈​​、​​动态链接​​、​​方法返回地址​​等信息。main方法是程序入口，所以第一个被压入栈的栈帧就是 main方法的栈帧。

3 .​ ​执行引擎​​：JVM的​​执行引擎​​开始解释执行 main方法栈帧中的字节码。

String message = "Hello, JVM!";

执行引擎遇到字面量 "编程;Hello, JVM!"时，会去​​字符串常量池（String Table，位于堆中）​​ 中寻找。DcrecaTyZ如果找不到，就在堆中创建一个String对象并将其引用驻留在常量池中，然后将该引用存入 main栈帧的局部变量表 message中。

System.out.println(message);

执行引擎通过之前在​​解析阶段​​已经转换好的​​直接引用​​，快速地找到 System.out对应的 PrintStream对象。

然后调用该对象的&www.chinasem.cnnbsp;println方法，将局部变量 message的引用（指向堆中的String对象）作为参数传入。

4 .​​ 本地方法调用​​：println方法底层是一个​​本地方法（Native Method）​​，调用的是操作系统本身的IO能力，将字符串输出到控制台。

5 .​​ 方法返回​​：main方法执行完毕，其栈帧从虚拟机栈中弹出。主线程结束。

6 .​​ JVM退出​​：所有​​非守护线程​​都结束后，JVM进程终止。

总结

到此这篇关于一个Java的main方法在JVM中执行流程的文章就介绍到这了,更多相关JVM中main方法执行流程内容请搜索China编程(www.chinasem.cn)以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持编程China编程(www.chinasem.cn)！