Java 虚拟机 (JVM) 的启动是一个复杂的过程，涉及多个阶段的初始化和配置。
目录
启动方式
启动流程
启动器阶段（Launcher Phase）
启动器工作
注意事项
JVM 初始化阶段
JVM 初始化的核心步骤
应用层
常见问题与验证方法
启动方式
JVM 启动通常通过以下方式：
命令行执行 java 命令IDE 中运行 Java 程序其他 Java 应用服务器或容器启动
启动流程
JVM 启动流程的核心是 分层协作：
启动器层（java 命令）处理用户输入。JVM 层（动态库）管理内存、线程、字节码执行。应用层运行 Java 代码，依赖 JVM 的运行时支持。
启动器阶段（Launcher Phase）
启动器阶段是 JVM 启动流程的第一步，由 JDK 提供的 java（或 java.exe）可执行文件负责完成。它的核心任务是 准备 JVM 运行环境，并最终加载 JVM 核心库（如 HotSpot 的 jvm.dll/libjvm.so）。
启动器工作
(1) 解析命令行参数
java -Xms256m -Xmx1024m -Dapp.name=Demo MainClass arg1 arg2
参数分类：
类型示例作用标准选项-version, -classpath所有 JVM 通用的基础参数-X 非标准选项-Xss256k, -Xloggc:file特定 JVM 实现的扩展参数-XX 高级选项-XX:+UseG1GCJVM 调优/调试参数系统属性-Dkey=value传递给 Java 程序的键值对主类与参数MainClass arg1 arg2程序入口类及其命令行参数
(2) 确定 JVM 动态库路径
通过 JAVA_HOME 环境变量定位 JDK 安装目录。加载 JVM 实现库（如 HotSpot 的 jvm.dll/libjvm.so）：
# Linux/macOS 默认路径
$JAVA_HOME/lib/server/libjvm.so
# Windows 默认路径
%JAVA_HOME%\bin\server\jvm.dll
(3) 计算初始内存分配
堆内存：若未指定 -Xms/-Xmx，按物理内存比例计算默认值：
初始堆（-Xms）= 物理内存 / 64（但至少 8MB）最大堆（-Xmx）= 物理内存 / 4（但不超过 1GB 默认值）
线程栈：未指定 -Xss 时，默认 1MB（Linux x64）或 320KB（Windows x86）。
(4) 设置执行模式
客户端模式（-client）：快速启动，适合 GUI 应用（32 位系统默认）。服务器模式（-server）：激进优化，适合后端服务（64 位系统默认）。
注意事项
启动器工作步骤不是严格线性执行：某些步骤会交叉进行，如内存分配可能在库加载期间就开始
设置了-Xms不等于立即占用：现代OS使用惰性内存分配策略
版本差异：
JDK 8与JDK 17+的启动流程有显著不同模块系统(JDK9+)增加了模块解析阶段
平台特异性：
Windows和Linux的库加载机制不同macOS有额外的安全检查
JVM 初始化阶段
JVM 初始化阶段是启动器（java 命令）加载 jvm.dll/libjvm.so 后，调用 JNI_CreateJavaVM() 函数触发的核心过程。这一阶段会完成 内存分配、子系统初始化、类加载体系构建 等关键操作，为执行 Java 程序做好准备。
JVM 初始化的核心步骤
(1) 调用 JNI_CreateJavaVM() 入口函数：JVM 动态库（如 HotSpot 的 jvm.dll）暴露的 JNI 接口。
主要任务：
创建 JavaVM 和 JNIEnv 对象（JNI 交互的核心句柄）。初始化 JVM 的全局状态和子系统。
(2) 初始化内存 线程私有区域（随线程创建分配）：
程序计数器（PC Register）：记录当前线程执行的指令地址。Java 虚拟机栈（JVM Stack）：存储栈帧（局部变量表、操作数栈等）。本地方法栈（Native Method Stack）：服务于 JNI 方法。
共享区域（JVM 进程全局）：
堆内存（Heap）：
根据 -Xms（初始堆）和 -Xmx（最大堆）分配空间。
划分 Young Gen（Eden/S0/S1）和 Old Gen（G1/ZGC 等可能有不同布局）。
方法区（Metaspace）：
取代 JDK8 之前的 PermGen，存储类元数据、常量池等。
大小由 -XX:MetaspaceSize 和 -XX:MaxMetaspaceSize 控制。
代码缓存（Code Cache）：
存储 JIT 编译后的本地代码，由 -XX:ReservedCodeCacheSize 配置。
(3) 核心子系统初始化
子系统初始化内容关键参数类加载系统构建 BootstrapClassLoader、AppClassLoader 等层级-Xbootclasspath执行引擎解释器、JIT 编译器（C1/C2）、字节码验证器-XX:+TieredCompilation垃圾回收器初始化 GC 线程和内存管理策略（如 G1、ZGC）-XX:+UseG1GC线程管理系统创建主线程（main）和 GC 线程-XX:ParallelGCThreads安全子系统加载安全策略（如 java.policy）-Djava.security.manager
(4) 类加载器体系构建
1.Bootstrap ClassLoader：
加载 jre/lib/rt.jar 等核心库（由 C++ 实现，无 Java 对象）。
2.Platform ClassLoader（JDK9+）：
取代 Extension ClassLoader，加载 jre/lib/ext 等模块。
3.Application ClassLoader：
加载用户类路径（-classpath 或 CLASSPATH 环境变量）。
应用层
Java 应用层的所有能力（如创建对象、启动线程、捕获异常）都通过 JVM 的运行时服务实现。
常见问题与验证方法
启动器阶段 vs JVM 初始化阶段
对比项启动器阶段JVM 初始化阶段执行主体java 可执行文件jvm.dll/libjvm.so 动态库核心任务参数解析、JVM 库加载内存分配、子系统初始化关键函数main()（C++）JNI_CreateJavaVM()错误表现"Error: could not create JVM""OutOfMemoryError: Metaspace"
1.如何确认启动器加载的 JVM 路径？
# Linux/macOS
java -verbose:jni 2>&1 | grep "JNI_CreateJavaVM"
# Windows（需使用工具如 Process Explorer 查看 DLL 加载）
2.启动器阶段可能失败的原因？
错误原因：
JAVA_HOME 配置错误。缺少 jvm.dll/libjvm.so（如仅安装 JRE 而非 JDK）。操作系统位数不匹配（如尝试用 32 位 java 加载 64 位 JVM）。
# 检查 JVM 库是否存在
ls $JAVA_HOME/lib/server/libjvm.so
# 验证系统位数
java -version # 输出包含 "64-Bit" 则为 64 位
3.OutOfMemoryError 在何时抛出？
堆内存不足：对象分配失败时（如 -Xmx 设置过小）。Metaspace 不足：类加载过多（如动态生成类）。栈溢出：递归过深（-Xss 设置过小）。
4.如何验证内存初始化？
# 查看堆内存参数
java -XX:+PrintFlagsFinal -version | grep HeapSize
# 跟踪类加载和内存分配
java -XX:+TraceClassLoading -XX:+PrintTLAB MainClass