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在冯诺依曼定义的计算机模型中,任何程序都需要加载到内存中才能与CPU进行交流。字节码.class文件同样需要加载到内存中,才可以实例化类。ClassLoader
负责将提前加载.class类文件到内存中,使用双亲委派机制
1、类加载的时机
类从被加载到虚拟机内存中开始,到卸载出内存为止,整个生命周期包括:加载、验证、准备、解析、初始化、使用和卸载7个阶段。
其中验证、准备、解析3个部分统称为连接。
对于初始化阶段,虚拟机规范严格规定了有且只有5种情况必须对类进行初始化(加载、验证、准备自然需在此之前开始):
1、遇到new、getstatic、putstatic或invokestatic这4条字节码指令时,如果类没有进行过初始化,则需要先触发其初始化。生成这四条指令最常见的Java场景是:
1):使用关键字new实例化对象的时候
2):读取或设置一个类的静态字段(被final修饰、已在编译期把结果放入常量池的静态字段除外)的时候
3):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的时候,如果类没有进行过初始化,则需要先触发其初始化
3、当初始化一个类的时候,如果发现其父类还没有进行过初始化,则需要先触发其父类的初始化
4、当虚拟机启动的时候,用户需要指定一个要执行的主类(包含main()方法的那个类),虚拟机会先初始化这个类
5、当使用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、REF_invokeStatic的方法句柄
并且这个方法句柄对应的类没有进行过初始化,则需要先触发其初始化。
对于这5种触发类进行初始化的场景,虚拟机规范中使用了一个很强烈的限定语:“有且只有”,这5种场景中的行为称为对一个类进行主动引用。除此之外,所有引用类的方式都不会
触发初始化,称为被动引用。如:
1):通过子类引用父类的静态字段,不会导致子类初始化
2):通过数组定义来引用类,不会触发此类的初始化
3):常量(static final 修饰的)在编译阶段会存入调用类的常量池中,因此调用其常量本质上并没有直接引用到定义常量的类,因此不会触发常量的类的初始化
2、类加载的过程
也就是加载、验证、准备、解析、初始化这5个阶段所执行的具体操作
1):加载
在加载阶段,虚拟机需要完成以下3件事情:
(1):通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制流
(2):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
(3):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
一个非数组类的加载阶段获取类的二进制字节流可以通过系统提供的引导类加载器完成,也可以由用户自定义的类加载器去完成,开发人员可以自定义类加载器重写loadClass()方法
去控制字节流的获取方式。
数组类情况则不同,数组类本身不通过类加载器创建,而是由Java虚拟机直接创建的。但数组类与类加载器仍然有很密切的关系,因为数组类里的元素类型是要靠类加载器去创建。
加载阶段完成之后,虚拟机外部的二进制字节流就按照虚拟机所需的格式存储在方法区之中,方法区中的数据存储格式由虚拟机实现自行定义,虚拟机规范未规定此区域的具体数据
结构。然后在内存中实例化一个java.lang.Class类的对象,(并没有明确规定是在Java堆中,对于HotSpot虚拟机而言,其有点特殊,Class虽是一个对象,但却存放在方法区里面)
,这个对象作为程序访问方法区中的这些类型数据的外部接口。
2):验证
验证是连接阶段的第一步,这一阶段的目的是为了确保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
(1):文件格式验证
(2):元数据验证
(3):字节码验证
(4):符号引用验证
如final是否合规,类型是否正确,静态变量是否合理等
3):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,这些变量所使用的内存都将在方法区中进行分配。这个阶段中有两个容易产生混淆的概念需要强调一下,首先,这时候进行内存分配的仅包括类变量(被static修饰的变量),而不包括实例变量,实例变量会在对象进行初始化时随着对象一起分配在java堆中。其次,这里所说的初始值通常情况下是数据的零值,即数据字段类型的默认值,而不是实际赋的值。
4):解析
解析阶段是虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程。
符号引用:符号引用包括了三种常量,分别是:类和接口的全限定名,字段的名称和描述符,方法的名称和修饰符
直接引用:直接引用可以是直接指向目标的指针、相对偏移量或是一个能间接定位到目标的句柄,直接引用的目标一定在内存中存在。
5):初始化
总结:
在类加载的准备阶段即为类变量(被static修饰的变量)在方法区分配内存并设置类变量的初始值。
静态常量(即用 static final 修饰的变量)是编译时常量,在编译期即把结果放入常量池转载:https://www.cnblogs.com/yangyongjie/p/11002844.html