深入理解JVM 类加载机制

深入理解JVM 类加载机制

虚拟机如何加载Class文件？
Class文件中的信息进入到虚拟机后会发生什么变化？

类加载机制就是Java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、转换解析和初始化，最终形成可以被虚拟机之间实使用Java类型的过程。

Java语言中，类型的加载、连接和初始化都是在程序运行期间完成的。
Java运行期间动态加载和动态连接 --> Java具有可以动态扩展的语言特性

约定

• 类型[可能是接口也可能是类]
• Class文件[指一串二进制字节流，不一定存于具体的磁盘文件]

类型的生命周期

类型加载： 加载、验证、准备、解析、初始化

加载阶段

JVM任务

• 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各种数据的访问入口 [类型数据妥善安置在方法区之后，会在Java堆内存中实例化一个java.lang.Class类的对象，
  这个对象将作为程序访问方法区中的类型数据的外部接口。]

类加载阶段可以分为 ： 非数组类型的加载阶段和数组类型的加载阶段

• 非数组类型的加载阶段，开发人员可以使用java虚拟机内部的类加载器完成，也可以自定义类加载器完成。
• 数组类不通过类加载器创建。由虚拟机直接在内存中动态构造出来，数组类的元素类型最终靠类加载器完成加载。

验证阶段

确保Class文件的字节流在包含的信息符合《Java虚拟机规范》的全部约束要求

验证阶段任务

• 文件格式验证
• 元数据验证 语义分析
• 字节码验证
• 符号引用验证 发生在虚拟机将符号引用转化为直接引用时 确保解析行为能够正常执行

准备阶段

为类变量分配内存并设置初始值【一般设置为数据类型的零值】

特殊情况

//准备阶段设为 0
public static int value = 123;
// Constant Value 属性， 准备阶段变量值就会被初始化为ConstantValue属性所指定的初始值
//准备阶段设为 123
public static final int value = 123;

解析阶段

符号引用替换为直接引用

类或接口的解析

字段解析

方法解析

接口方法解析

待补充：

方法类型解析

方法句柄解析

CONSTANT_Dyna-mic_info和

CONSTANT_InvokeDynamic_info

初始化阶段

直到初始化阶段，Java虚拟机才正真开始执行类中编写的Java代码，将主导权移交给应用程序。

根据程序员通过程序编码制定的主观计划去初始化类变量和其他资源。

• 初始化阶段就是执行类构造器()方法的过程。
• ()方法是由编译器自动收集类中的所有类变量的赋值动作和静态语句块（static{}块）中的
  语句合并产生的.
• 编译器按照语句在源文件中出现的顺序收集，所以 静态语句块中只能访问到定义在静态语句块之前的变量
• Java虚拟机会保证在子类的()方法执行前，父类的()方法已经执行完毕。
• 如果一个类中没有静态语句块，也没有对变量的赋值操作，那么编译器可以不为这个类生成()方法。
• 接口中不能使用静态语句块，但仍然有变量初始化的赋值操作，因此接口与类一样都会生成()方法。
• **只有当父接口中定义的变量被使用时，父接口才会被初始化。**所以，执行接口的()方法不需要先执行父接口的()方法。
• 接口的实现类在初始化时也不会执行接口的()方法。

有类继承情况的代码执行顺序

类加载器 – 实现通过一个类的全限定名来获取描述该类的二进制字节流的动作

类与类加载器

每个类加载器都有一个独立的类名称空间。
对于任意一个类，都必须由加载它的类加载器和这个类本身一起共同确立其在Java虚拟机中的唯一性

类加载器分类

• 启动类加载器 BootstrapClassLoader和起来。[JVM角度]
• 开发人员角度

启动类加载器

• 负责 <JAVA_HOME>\lib 或 -Xbootclasspath参数指定路径
• 编写自定义类加载器时，需要把加载请求委派给引导类加载器去处理，那直接使用null代替

扩展类加载器（Extension Class Loader）

应用程序类加载器（Application Class Loader）

双亲委派模型

• 一个类加载器收到了类加载的请求
• 把这个请求委派给父类加载器去完成
• 所有的加载请求最终都应该传送到最顶层的启动类加载器
• 父加载器反馈自己无法完成这个加载请求（它的搜索范围中没有找到所需的类）时，子加载器才会尝试自己去完成加载。