JVM_类的加载、链接、初始化、卸载、主动使用、被动使用

①. 说说类加载分几步？

• ①. 按照Java虚拟机规范,从class文件到加载到内存中的类,到类卸载出内存为止,它的整个生命周期包括如下7个阶段:

1. 第一过程的加载(loading)也称为装载
2. 验证、准备、解析3个部分统称为链接(Linking)
3. 在Java中数据类型分为基本数据类型和引用数据类型。基本数据类型由虚拟机预先定义,引用数据类型则需要进行类的加载

②. 当程序要使用某个类时,如果该类还未被加载到内存中,则系统会通过类的加载、类的链接、类的初始化这三个步骤来对类进行初始化。如果不出现意外,JVM将会连续完成这三个步骤,所以有时也把这三个步骤统称为类加载或者初始化

③. 从程序中类的使用过程看:

②. 过程一:类的加载(Loading)

• ①. 类的加载指的是将类的.class文件中的二进制数据读取到内存中,存放在运行时数据区的方法区中,并创建一个大的Java.lang.Class对象,用来封装方法区内的数据结构 在加载类时,Java虚拟机必须完成以下3件事情:

②. 对于①的说明,我们也可以这样去理解:所谓装载(加载),简而言之就是将Java类的字节码文件加载到机器内存中,并在内存中构建出Java类的原型——类模板对象

(所谓类模板对象,其实就是Java类在JVM内存中的一个快照,JVM将从字节码文件中解析出的常量池、类字段、类方法等信息存储到类模板中,这样JVM在运行期便能通过类模板而获取Java类中的任意信息,能够对Java类的成员变量进行遍历,也能进行Java方法的调用)

③. 对于类的二进制数据流,虚拟机可以通过多种途径产生或获得(只要所读取的字节码符合JVM规范即可)

1.虚拟机可能通过文件系统读入一个class后缀的文件(最常见)

2.读入jar、zip等归档数据包,提取类文件。

3.事先存放在数据库中的类的二进制数据

4.使用类似于HTTP之类的协议通过网络进行加载

5.在运行时生成一段Class的二进制信息等

④. Class实例的位置

(类将.class文件加载至元空间后,会在堆中创建一个Java.lang.Class对象,用来封装类位于方法区内的数据结构,该Class对象是在加载类的过程中创建的,每个类都对应有一个Class类型的对象)

1. 通过类的全名,获取类的二进制数据流
2. 解析类的二进制数据流为方法区内的数据结构(Java类模型)
3. 创建java.lang.Class类的实例,表示该类型。作为方法区这个类的各种数据的访问入口

③. 过程二:链接(Linking)

• ①. 验证:确保Class文件的字节流中包含信息符合当前虚拟机要求,保证被加载类的正确性
  1. 
      

  1.目的是确保Class文件的字节流中包含信息符合当前虚拟机要求,保证被加载类的正确性,不会危害虚拟机自身安全
  2.主要包括四种验证:文件格式验证,元数据验证,字节码验证,符号引用验证
  3.格式检查:是否以魔术oxCAFEBABE开头,主版本和副版本是否在当前Java虚拟机的支持范围内,数据中每一项是否都拥有正确的长度等

  

  ②. 准备(静态变量,不能是常量)

  1.为类变量分配内存并且设置该类变量的默认初始化值
  2.这里不包含用final修饰的static,因为final在编译的时候就会分配了,准备阶段会显式赋值
  3.这里不会为实例变量分配初始化,类变量会分配在方法区中,而实例变量会随着对象一起分配到Java堆中
  4.注意:Java并不支持boolean类型,对于boolean类型,内部实现是int,由于int的默认值是0,故对应的,boolean的默认值就是false

  

  

  

  public class ClassInitTest {private  static int num=1; //类变量的赋值动作//静态代码快中的语句static{num=2;number=20;System.out.println(num);//System.out.println(number); 报错:非法的前向引用}//Linking之prepare: number=0 -->initial:20-->10private static int number=10;public static void main(String[] args) {System.out.println(ClassInitTest.num);System.out.println(ClassInitTest.number);}
  }
  

  

• ③. 若该类具有父类,Jvm会保证子类的< clinit >() 执行前,父类的< clinit >() 已经执行完成。clinit 不同于类的构造方法(init) (由父及子,静态先行)

 

public class ClinitTest1 {static class Father{public static int A=1;static{A=2;}}static class Son extends Father{public static int B=A;}public static void main(String[] args) {//这个输出2,则说明父类已经全部加载完毕System.out.println(Son.B);}
}

 

/*** @author TANGZHI* @create 2021-01-01 18:49* 哪些场景下,java编译器就不会生成<clinit>()方法*/
public class InitializationTest1 {//场景1:对应非静态的字段,不管是否进行了显式赋值,都不会生成<clinit>()方法public int num = 1;//场景2:静态的字段,没有显式的赋值,不会生成<clinit>()方法public static int num1;//场景3:比如对于声明为static final的基本数据类型的字段,不管是否进行了显式赋值,都不会生成<clinit>()方法public static final int num2 = 1;
}

 

/*** @author TANGZHI* @create 2021-01-01 ** 说明:使用static + final修饰的字段的显式赋值的操作,到底是在哪个阶段进行的赋值？* 情况1:在链接阶段的准备环节赋值* 情况2:在初始化阶段<clinit>()中赋值* 结论:* 在链接阶段的准备环节赋值的情况:* 1. 对于基本数据类型的字段来说,如果使用static final修饰,则显式赋值(直接赋值常量,而非调用方法)通常是在链接阶段的准备环节进行* 2. 对于String来说,如果使用字面量的方式赋值,使用static final修饰的话,则显式赋值通常是在链接阶段的准备环节进行** 在初始化阶段<clinit>()中赋值的情况:* 排除上述的在准备环节赋值的情况之外的情况。* 最终结论:使用static + final修饰,且显示赋值中不涉及到方法或构造器调用的基本数据类型或String类型的显式赋值,是在链接阶段的准备环节进行。*/
public class InitializationTest2 {public static int a = 1;//在初始化阶段<clinit>()中赋值public static final int INT_CONSTANT = 10;//在链接阶段的准备环节赋值public static final Integer INTEGER_CONSTANT1 = Integer.valueOf(100);//在初始化阶段<clinit>()中赋值public static Integer INTEGER_CONSTANT2 = Integer.valueOf(1000);//在初始化阶段<clinit>()中赋值public static final String s0 = "helloworld0";//在链接阶段的准备环节赋值public static final String s1 = new String("helloworld1");//在初始化阶段<clinit>()中赋值public static String s2 = "helloworld2";public static final int NUM1 = new Random().nextInt(10);//在初始化阶段<clinit>()中赋值
}

 

package com.xiaozhi;/*** @author TANGZHI* @create 2021-05-25*/
class StaticA {static {try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {}try {Class.forName("com.xiaozhi.StaticB");} catch (ClassNotFoundException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("StaticA init OK");}
}class StaticB {static {try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {}try {Class.forName("com.xiaozhi.StaticA");} catch (ClassNotFoundException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("StaticB init OK");}
}public class StaticDeadLockMain extends Thread {private char flag;public StaticDeadLockMain(char flag) {this.flag = flag;this.setName("Thread" + flag);}@Overridepublic void run() {try {Class.forName("com.xiaozhi.Static" + flag);} catch (ClassNotFoundException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(getName() + " over");}public static void main(String[] args) throws InterruptedException {StaticDeadLockMain loadA = new StaticDeadLockMain('A');loadA.start();StaticDeadLockMain loadB = new StaticDeadLockMain('B');loadB.start();}
}

⑤. 主动引用(触发在初始化阶段的Clinit方法)

 

# 注意,如果把A接口中的默认方法注释,那么就只输出:子类初始化......
输出:
CompareB的初始化
子类初始化.....
public class DemoB implements A{
    static{
        System.out.println("子类初始化......");
    }
    public static void main(String[] args) {

    }
}
interface A{
    public static final Thread t = new Thread() {
        {
            System.out.println("CompareB的初始化");
        }
    };
    default void method1(){
        System.out.println("====");
    }
}
 

⑥. 被动使用

⑦. 过程四:类的Using(使用)

⑧. 过程五:类的Unloading(卸载)