【深入理解java虛擬機(jī)】類加載機(jī)制

類加載過(guò)程

類從被加載到虛擬機(jī)內(nèi)存中開(kāi)始,到卸載為止,整個(gè)生命周期為:加載(Loading)、驗(yàn)證(Verification)、準(zhǔn)備(Preparation)、解析(Resolution)、初始化(Initialization)、使用(Using)、卸載(Unloading); 其中驗(yàn)證、準(zhǔn)備、解析3個(gè)部分統(tǒng)稱為連接。

類加載過(guò)程.png

加載

這是虛擬機(jī)類加載的第一個(gè)階段,需要完成以下三件事情:

  • 通過(guò)一個(gè)類的全限定名來(lái)獲取定義此類的二進(jìn)制字節(jié)流。
  • 將這個(gè)字節(jié)流所代表的靜態(tài)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為方法區(qū)的運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
  • 在內(nèi)存中生成一個(gè)代表這個(gè)類的java.lang.Class對(duì)象,作為方法區(qū)這個(gè)類的各種數(shù)據(jù)的訪問(wèn)入口。

針對(duì)于加載階段的第一件事,并非只是從Class文件中獲取二進(jìn)制流,也可以從jar包、網(wǎng)絡(luò)中獲?。ū容^典型的應(yīng)用是Applet)。

驗(yàn)證

驗(yàn)證是連接階段的第一步,它的主要目的:確保Class文件的字節(jié)流中包含的信息符合當(dāng)前虛擬機(jī)的要求,并且不會(huì)危害虛擬機(jī)的自身安全。從整體上來(lái)講,驗(yàn)證階段會(huì)完成下面4個(gè)階段的檢驗(yàn)動(dòng)作:

  • 文件格式驗(yàn)證:驗(yàn)證字節(jié)流是否符合Class文件格式的規(guī)范,并且能被當(dāng)前版本的虛擬機(jī)處理。
  • 元數(shù)據(jù)驗(yàn)證:對(duì)字節(jié)碼描述的信息進(jìn)行語(yǔ)義分析,以保證其描述的信息符合Java語(yǔ)言規(guī)范的要求。
  • 字節(jié)碼驗(yàn)證:主要是驗(yàn)證數(shù)據(jù)流和控制數(shù)據(jù)流分析;對(duì)類的方法體進(jìn)行校驗(yàn)分析,保證被校驗(yàn)類的方法在運(yùn)行時(shí)不會(huì)做出危害虛擬機(jī)的安全事件。
  • 符號(hào)引用驗(yàn)證:這個(gè)階段發(fā)生在虛擬機(jī)將符號(hào)引用轉(zhuǎn)化為直接引用的時(shí)候,這個(gè)轉(zhuǎn)換動(dòng)作將在連接的第三個(gè)階段(解析階段中發(fā)生)。

準(zhǔn)備

準(zhǔn)備階段是正是為類變量分配內(nèi)存并設(shè)置類變量初始值的階段,這時(shí)變量所使用的內(nèi)存都將在方法區(qū)中分配。注意:這個(gè)時(shí)候的內(nèi)存分配僅包括類變量(被static修飾的變量),而對(duì)于實(shí)例變量,將會(huì)在對(duì)象實(shí)例化時(shí)隨著對(duì)象一起分配在Java堆中。

public static int value = 5;

上面定義了一個(gè)類變量value,在準(zhǔn)備階段過(guò)后value的初始值為0,因?yàn)檫@個(gè)時(shí)候尚未執(zhí)行任何的Java方法,而把value賦值為5的動(dòng)作將會(huì)在初始化階段執(zhí)行。

//如果是這樣定義,在準(zhǔn)備階段value將被賦值為5
public static final int value = 5;

解析

解析階段是虛擬機(jī)將常量池內(nèi)的符號(hào)引用替換為直接引用的過(guò)程。虛擬機(jī)中并未規(guī)定解析階段發(fā)生的具體時(shí)間。虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)會(huì)根據(jù)需要來(lái)判斷是在類加載器加載時(shí)對(duì)常量池中的符號(hào)引用進(jìn)行解析,還是等待一個(gè)符號(hào)引用將要被使用前才去解析,并且會(huì)對(duì)第一次解析的結(jié)果進(jìn)行緩存。

  • 符號(hào)引用:以一組符號(hào)來(lái)描述所引用的目標(biāo),符號(hào)可以是任何形式的字面量,只要使用時(shí)無(wú)歧義的定位到目標(biāo)即可。這是引用的目標(biāo)并不一定已經(jīng)加載到內(nèi)存中。
  • 直接引用:直接引用可以是直接指向目標(biāo)的指針,相對(duì)偏移量或是一個(gè)能間接定位到目標(biāo)的句柄。

初始化

類初始化階段是類加載過(guò)程的最后一步。在這個(gè)階段,才真正開(kāi)始執(zhí)行類中定義的Java程序代碼(二進(jìn)制字節(jié)流)。

類的初始化順序:

  • (父)類的靜態(tài)屬性、靜態(tài)代碼塊
  • (父)類的普通屬性、普通代碼塊
  • (父)類的構(gòu)造方法

【參考書籍】深入理解Java虛擬機(jī)

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