Java编程语言自从诞生起，就成为了一门非常流行的编程语言，覆盖了互联网、安卓应用、后端应用、大数据等很多技术领域，因此Java应用程序的性能分析和调优也是一门非常重要的课题。Java应用程序的性能直接关系到了很多大型电商网站的访问承载能力、大数据的数据处理量等，它的性能分析和调优往往还可以节省很多的硬件成本。
5.1 JVM基础知识
5.1.1 JVM简介
JVM是Java Virtual Machine（Java虚拟机）的英文简写，通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。Java编程语言在引入了Java虚拟机后，使得Java应用程序可以在不同操作系统平台上运行，而不需要再次重新编译。Java编程语言通过使用Java虚拟机屏蔽了与具体操作系统平台相关的信息，保证了编译后的应用程序的平台兼容性，使得Java应用程序只需编译生成在Java虚拟机上运行的目标代码（字节码），就可以在不同的操作系统上部署和运行。Java虚拟机本质上可以认为是运行在操作系统上的一个程序、一个进程。Java虚拟机在启动后就开始执行保存在字节码文件中的指令，其内部组成结构如图5-1-1所示。
图5-1-1
在JDK1.8（Java 8）及以后的版本中，JVM的内部组成结构发生了一些小的变化，如图5-1-2所示。
图5-1-2
5.1.2 类加载器
类加载器（Class Loader）负责将编译好的.class字节码文件装载到内存中，使得JVM可以实例化或以其他方式使用加载后的类。类加载器支持在运行时的动态加载，动态加载可以节省内存空间，灵活地从网络上加载类，可以通过命名空间的分隔来实现类的隔离，增强了整个系统的安全性等。类加载器分为如下几种：
l启动类加载器（BootStrap Class Loader）： 启动类加载器是最底层的加载器，负责加载JDK中的rt.jar文件中所有的Java字节码文件。如图5-1-3所示，rt.jar文件一般位于JDK的jre目录下，里面存放中Java语言自身的核心字节码文件。Java自身的核心字节码文件一般都是由启动类加载器进行加载。
图5-1-3
l扩展类加载器（Extension Class Loader）：负责加载一些扩展功能的jar包到内存中。一般负责加载<Java_Runtime_Home >/lib/ext目录或者由系统变量-Djava.ext.dir指定位置中的字节码文件。
l系统类加载器（System Class Loader）：负责将系统类路径java -classpath或-Djava.class.path参数所指定的目录下的字节码类库加载到内存中。通常程序员自己编写的Java程序也是由该类加载器进行加载。
类加载器加载类的过程如图5-1-4所示，该图同时也描述了一个class字节码文件的整个生命周期。
图5-1-4
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类加载器加载过程详细描述如表5-1所示。
表5-1 类加载器加载过程详细描述