JVM类加载详解

    我们都知道我们编写的Java文件要想运行,需要先进行javac编译生成字节码文件(.class),那么这个字节码文件是怎么加载到jvm内存中的呢,这就是今天要讲解的类加载过程。

    类从被加载到虚拟机内存中开始,到卸载出内存为止,它的生命周期包括:加载(Loading)、验证(Verification)、准备(Preparation)、解析(Resolution)、初始化(Initialization)、使用(Using)、卸载(Unloading) 七个阶段,其中验证、准备、解析 三个步骤统称为连接

                            

    我们今天讲的类加载主要涵盖了 加载、验证、准备、解析、初始化五个阶段

    在讲解这五个过程之前我们先来看下类加载的时机,也就是什么时候进行类加载?对于加载虚拟机并没有进行强行约束,这一点可以交给虚拟机自己进行自由把控;但是对于初始化阶段,JVM规范严格规定了有且只有5种情况需要立即对类进行初始化(加载、验证、准备、解析自然要在之前进行):

        ①遇到new、getstatic、putstatic、invokestatic这四条字节码指令时,如果类没有被初始化,则需要立即对类进行初始化。这四个字节码指令常见的Java代码场景是:使用new关键字实例化对象时、读取或设置类的静态字段(被final修饰、已在编译期把结果放入常量池的静态字段除外)时、以及调用一个类的静态方法的时候。

        ②使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用时。

        ③当初始化一个类的时候如果发现它的父类没有被初始化,则先要对其父类进行初始化。

        ④当虚拟机启动,用户需要指定一个要执行的主类(main方法那个类),虚拟机会先初始化这个类

      ⑤当时用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、REF_invokeStatic的方法句柄,并且这个方法句柄所对应的类没有进行初始化,则需要对其进行初始化。

    下面我们来看一下类加载的过程:

    加载:

        加载是类加载的第一个过程,在加载阶段,虚拟机主要需要完成三件事:

            通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流

            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

            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访问入口

        加载的字节码来源主要有本地的字节码文件、jar包中的字节码文件、网络中的字节码文件、运行时动态生成的字节码文件等。

        还要注意:加载阶段与连接阶段的部分内容是交叉进行的。

    验证:

        验证是连接的第一步,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的自身安全。

        主要需要验证的有:

            文件格式验证:字节流是否符合Class文件格式的规范,并且能被当前虚拟机处理。

            元数据验证:对字节码描述的信息进行语义分析,以保证其描述的信息符合Java语言规范的要求。

           字节码验证:这个阶段是验证过程中最复杂的一个阶段,主要目的是通过数据流和控制流分析,确定程序语义是合法的,符合逻辑的。

           符号引用验证:这个验证发生在虚拟机将符号引用转化为直接引用的时候,这个过程将在解析阶段发生 。

    准备:

        准备阶段是正式为类变量分配内存并设置类变量初始值的阶段,变量需要的内存都将在方法区进行分配,只包含类变量。

        一般情况下基本数据类型的初始值都是0;引用数据类型初始值都是null。

public static final int value = 123;

        如果是final修饰的常量,那么将会根据在编译时的生成的ConstantValue,在准备阶段就赋值为123。

        

    解析:

        解析阶段是虚拟机将常量池内的符号引用替换成直接引用的过程。

        符号引用:符号引用以一组符号来描述引用的目标,符号可以是任何形式的字面量,只要能无歧义地定位到目标即可。

        直接引用:可以是直接指向目标的指针、相对偏移量、或者能间接定位到目标的句柄。

    初始化:

        类初始化是类加载的最后一步,在前面的类加载过程中,绝大多数都是有虚拟机主导,到了初始化阶段,才真正开始执行类中定义的Java程序代码(字节码)。

        执行构造器,static代码块。


    以上就是类加载的主要过程。没看懂的朋友可以参看 周志明《深入理解Java虚拟机--JVM高级特性与最佳实践》





        

        

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