HotSpot 類加載

HotSpot啟動的過程中，在init_globals()函數中universe2_init()函數中已經預加載了系統運作必須的Java類。是以我們先分析預加載的系統運作必須的類，然後再看JVM啟動以後我們的Hello類是如何加載的。JVM的組成如下

HotSpot 類加載

1. 方法區：儲存Java類中繼資料，線程共享的運作時記憶體區域

2. 堆：所有類執行個體和數組對象配置設定記憶體的區域

3. Java棧：每個線程私有，與傳統c棧類似，存儲局部變量，方法棧幀等

4. pc寄存器：每個線程私有，程式運作計數指針

5. 本地方法棧：傳統c棧

6. 類加載器：加載Java位元組碼

7. 執行引擎：位元組碼解釋器/模闆解釋器

虛拟機啟動以後會加載指定的初始化主類，并執行主類包含的main方法，主類運作結束以後虛拟機将會退出，一般伺服器tomcat會有一個主線循環讓虛拟機不退出。Java程式在虛拟機運作的第一步就是類加載。

一. HotSpot内部預加載類

hotspot/src/share/vm/memory/universe.cpp

void universe2_init() {
  ......
  Universe::genesis(CATCH);
}

hotspot/src/share/vm/memory/universe.cpp

void Universe::genesis(TRAPS) {
  //首先是基本型的初始化
  .....
  //初始化符号表
  vmSymbols::initialize(CHECK);
  //初始化系統字典
  SystemDictionary::initialize(CHECK);
}

hotspot/src/share/vm/classfile/vmSymbols.cpp

//注意這裡的 VM_SYMBOLS_DO 符号
#define VM_SYMBOL_BODY(name, string) string "\0"
static const char* vm_symbol_bodies = VM_SYMBOLS_DO(VM_SYMBOL_BODY, VM_ALIAS_IGNORE);

void vmSymbols::initialize(TRAPS) {

   if (!UseSharedSpaces) {
    //vm_symbol_bodies聲明在上面
    const char* string = &vm_symbol_bodies[0]; 
    for (int index = (int)FIRST_SID; index < (int)SID_LIMIT; index++) {
       //為Java類建立符号
      Symbol* sym = SymbolTable::new_permanent_symbol(string, CHECK);
      //存到符号數組中
      _symbols[index] = sym;
      string += strlen(string); // skip string body
      //下一個
      string += 1;              // skip trailing null
    }
     //Java基本類型
    _type_signatures[T_BYTE]    = byte_signature();
    .....
    // no single signatures for T_OBJECT or T_ARRAY
  }
}

hotspot/src/share/vm/classfile/vmSymbols.hpp

先來看看 VM_SYMBOLS_DO，它在頭檔案中是個宏定義

#define VM_SYMBOLS_DO(template, do_alias)                                                         \
  /* commonly used class, package, module names */                                                \
  template(java_base,                                 JAVA_BASE_NAME)                             \
  template(java_lang_System,                          "java/lang/System")                         \
  template(java_lang_Object,                          "java/lang/Object")                         \
  template(java_lang_Class,                           "java/lang/Class")                          \
  template(java_lang_Package,                         "java/lang/Package")                        \
  template(java_lang_Module,                          "java/lang/Module")                         \
  
  ......

hotspot/src/share/vm/classfile/symbolTable.cpp

再來看看 new_permanent_symbol，符号表維護着Java類/字元等資訊

Symbol* SymbolTable::new_permanent_symbol(const char* name, TRAPS) {
  unsigned int hash;
  //從符号表中查找符号應用，SymbolTable是HashTable
  Symbol* result = SymbolTable::lookup_only((char*)name, (int)strlen(name), hash);
  if (result != NULL) {
    return result;
  }
  //如果不存在則建立hash索引，并放到表中
  SymbolTable* table = the_table();
  int index = table->hash_to_index(hash);
  return table->basic_add(index, (u1*)name, (int)strlen(name), hash, false, THREAD);
}