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java jvm 第一天,类的加载机制

btikc 2024-09-08 11:58:50 技术文章 15 ℃ 0 评论

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如下图说是,java类的加载机制分为五个步骤:加载、验证、准备、解析、初始化。

一、加载

  • 通过一个类的全限定名(包名与类名)来获取定义此类的二进制字节流(Class文件)。而获取的方式,可以通过jar包、war包、网络中获取、JSP文件生成等方式。

  • 将这个字节流所代表的静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构。这里只是转化了数据结构,并未合并数据。(方法区就是用来存放已被加载的类信息,常量,静态变量,编译后的代码的运行时内存区域)

  • 在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访问入口。这个Class对象并没有规定是在Java堆内存中,它比较特殊,虽为对象,但存放在方法区中。

二、类的连接

类的加载过程后生成了类的java.lang.Class对象,接着会进入连接阶段,连接阶段负责将类的二进制数据合并入JRE(Java运行时环境)中。类的连接大致分三个阶段。

1、验证:验证被加载后的类是否有正确的结构,类数据是否会符合虚拟机的要求,确保不会危害虚拟机安全。

2、准备:为类的静态变量(static filed)在方法区分配内存,并赋默认初值(0值或null值)。如static int a = 100;

静态变量a就会在准备阶段被赋默认值0。

对于一般的成员变量是在类实例化时候,随对象一起分配在堆内存中。

另外,静态常量(static final filed)会在准备阶段赋程序设定的初值,如static final int a = 666; 静态常量a就会在准备阶段被直接赋值为666,对于静态变量,这个操作是在初始化阶段进行的。

3、解析:将类的二进制数据中的符号引用换为直接引用。

三、类的初始化

类初始化是类加载的最后一步,除了加载阶段,用户可以通过自定义的类加载器参与,其他阶段都完全由虚拟机主导和控制。到了初始化阶段才真正执行Java代码。

类的初始化的主要工作是为静态变量赋程序设定的初值。

如static int a = 100;在准备阶段,a被赋默认值0,在初始化阶段就会被赋值为100。

Java虚拟机规范中严格规定了有且只有五种情况必须对类进行初始化:

  1. 使用new字节码指令创建类的实例,或者使用getstatic、putstatic读取或设置一个静态字段的值(放入常量池中的常量除外),或者调用一个静态方法的时候,对应类必须进行过初始化。

  2. 通过java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用的时候,如果类没有进行过初始化,则要首先进行初始化。

  3. 当初始化一个类的时候,如果发现其父类没有进行过初始化,则首先触发父类初始化。

  4. 当虚拟机启动时,用户需要指定一个主类(包含main()方法的类),虚拟机会首先初始化这个类。

  5. 使用jdk1.7的动态语言支持时,如果一个java.lang.invoke.MethodHandle实例最后的解析结果REF_getStatic、REF_putStatic、RE_invokeStatic的方法句柄,并且这个方法句柄对应的类没有进行初始化,则需要先触发其初始化。

注意,虚拟机规范使用了“有且只有”这个词描述,这五种情况被称为“主动引用”,除了这五种情况,所有其他的类引用方式都不会触发类初始化,被称为“被动引用”。

以下几种情况不会执行类初始化

  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,不会触发该类的初始化。

  3. 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。

类加载器

虚拟机设计团队把加载动作放到JVM外部实现,以便让应用程序决定如何获取所需的类,JVM提供了3种类加载器:

  • 启动类加载器(Bootstrap ClassLoader):负责加载 JAVA_HOME\lib 目录中的,或通过-Xbootclasspath参数指定路径中的,且被虚拟机认可(按文件名识别,如rt.jar)的类。

  • 扩展类加载器(Extension ClassLoader):负责加载 JAVA_HOME\lib\ext 目录中的,或通过java.ext.dirs系统变量指定路径中的类库。

  • 应用程序类加载器(Application ClassLoader):负责加载用户路径(classpath)上的类库。

JVM通过双亲委派模型进行类的加载,当然我们也可以通过继承java.lang.ClassLoader实现自定义的类加载器。

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