JVM类加载机制

声明:本文摘抄自:https://www.cnblogs.com/firecode7/p/13303578.html

一:JVM类加载机制:

  虚拟机把描述类的数据从 Class 文件加载到内存,并对数据进行校验,解析和初始化,最终形成可以被虚拟机直接使用的 java 类型。

  JVM 类加载机制分为五个部分:加载,验证,准备,解析,初始化,下面我们就分别来看一下这五个过程。

  

   1.1加载

    加载是类加载过程中的第一阶段,这个阶段会把 .class 文件字节码内容加载到内存中,并将这些静态数据转换成方法区中的运行数据结构,在堆内存中生成一个代表这个类的 java.lang.Class 对象作为方法区这个类的各种数据的入口。注意这里不一定非得要从一个 Class 文件获取,这里既可以从 ZIP 包中读取(比如从 jar 包和 war 包中读取),也可以在运行时计算生成(动态代理),也可以由其它文件生成(比如将 JSP 文件转换成对应的 Class 类)。

    即该阶段主要完成以下三件事:

      1.1.1 通过一个类的全限定名获取该类的二进制流。

      1.1.2 将该二进制流中的静态存储结构转化为方法去运行时数据结构。

      1.1.3 在内存中生成该类的 Class 对象,作为该类的数据访问入口。
  1.2验证
    这一阶段的主要目的是为了确保 Class 文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求,并且不会危害虚拟机自身的安全。 
    在该阶段主要完成以下四种验证:
      1.2.1 文件格式验证:验证字节流是否符合 Class 文件的规范,如主次版本号是否在当前虚拟机范围内,常量池中的常量是否有不被支持的类型.

      1.2.2 元数据验证:  对字节码描述的信息进行语义分析,如这个类是否有父类,是否集成了不被继承的类等。

      1.2.3 字节码验证:是整个验证过程中最复杂的一个阶段,通过验证数据流和控制流的分析,确定程序语义是否正确,主要针对方法体的验证。如:方法中的类型转换是否正确,跳转指令是否正确等。

      1.2.4 符号引用验证:这个动作在后面的解析过程中发生,主要是为了确保解析动作能正确执行。

  1.3准备

    准备阶段是正式为类变量分配内存并设置类变量的初始值阶段,即在方法区中分配这些变量所使用的内存空间。注意这里所说的初始值概念,比如一个类变量定义为:

public static int v = 8080;

    实际上变量 v 在准备阶段过后的初始值为 0 而不是 8080即这里的初始值是默认值而不是自己赋的值,将 v 赋值为 8080 的 put static 指令是程序被编译后,存放于类构造器<client>方法之中。

    但是如果声明为: 

public static final int v = 8080;

    在编译阶段会为 v 生成 ConstantValue 属性,在准备阶段虚拟机会根据 ConstantValue 属性将 v赋值为 8080。 

  1.4解析

    解析阶段是指虚拟机将常量池中的符号引用替换为直接引用的过程。符号引用就是 class 文件中的: CONSTANT_Class_info ; CONSTANT_Field_info  ; CONSTANT_Method_info   等类型的常量。

  1.4.1符号引用

    符号引用与虚拟机实现的布局无关,引用的目标并不一定要已经加载到内存中。各种虚拟机实现的内存布局可以各不相同,但是它们能接受的符号引用必须是一致的,因为符号引用的字面量形式明确定义在 Java 虚拟机规范的 Class 文件格式中。 

  1.4.2直接引用

    直接引用可以是指向目标的指针,相对偏移量或是一个能间接定位到目标的句柄。如果有了直接引用,那引用的目标必定已经在内存中存在。 

  1.5初始化

    初始化阶段是类加载最后一个阶段,前面的类加载阶段之后,除了在加载阶段可以自定义类加载器以外,其它操作都由 JVM 主导。到了初始阶段,才开始真正执行类中定义的 Java 程序代码。 

    初始化阶段是执行类构造器<client>方法的过程。<client>方法是由编译器自动收集类中的类变量(静态变量)的赋值操作和静态语句块中的语句合并而成的。虚拟机会保证子<client>方法执行之前,父类的<client>方法已经执行完毕;如果一个类中没有对类变量赋值也没有静态语句块,那么编译器可以不为这个类生成<client>()方法;虚拟机会保证一个类的<client> 方法在多线程环境下被正确的加锁和同步;当访问一个类的静态域时,只有真正声明这个域的类才会被加载。

  1.5.1 注意以下几种情况不会执行类初始化,类的被动引用不会触发此类的初始化: 

    1. 通过子类引用父类的静态字段,只会触发父类的初始化,而不会触发子类的初始化。

    2. 定义对象数组即通过数组定义类引用,不会触发该类的初始化。

    3. 引用常量不会触发此类的初始化,常量在编译期间会存入调用类的常量池中,本质上并没有直接引用定义常量的类,不会触发定义常量所在的类。

    4. 通过类名获取 Class 对象,不会触发类的初始化。

    5. 通过 Class.forName 加载指定类时,如果指定参数 initialize 为 false 时,也不会触发类初始化,其实这个参数是告诉虚拟机,是否要对类进行初始化。

    6. 通过 ClassLoader 默认的 loadClass 方法,也不会触发初始化动作。 

  1.5.2 类的主动引用(一定会发生类的初始化)

    1. new一个类的对象

    2. 调用类的静态成员(除了final常量)和静态方法

    3. 使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用(参数 initialize 为 true )

    4. 当虚拟机启动,java Hello,则一定会初始化Hello类。说白了就是先启动main方法所在的类

    5. 当初始化一个类,如果其父类没有被初始化,则先会初始化他的父类

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