类加载(Class Loading)过程

拥有回忆 提交于 2020-03-05 21:11:44

概述

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直接使用的Java类型。

在Java语言里,类型的加载、连接和初始化过程都是在程序运行期间完成的。

每个Class文件都有可能代表着Java语言中的一个类或接口
Class文件 是一串二进制的字节流,无论以何种形式存在

类加载的时机

加载、验证、准备、初始化和卸载这5个阶段的顺序是确定的

对于初始化阶段:
	虚拟机规定了有且只有5种情况必须对类进行初始化(而加载、验证、准备自然需要在此之前开始):
	
1,遇到new 、gestatic、putstatic或invokestatic这4个字节码指令时,如果类没有进行过初始化,则需要先出发其初始化。
   如:使用new关键字进行实例化对象时、读取或设置一个类的静态属性
   (被final修饰、已在编译期把结果放入常量池的静态字段除外),以及调用一个类的静态方法时。
   
2,使用java.lang.reflect包的方法对类进行发射调用时,如果类没有进行过初始化,则需要先出发其初始化

3,当初始化一个类时。如果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,当虚拟机启动时,用户需要指定一个要执行的主类(包含main方法),虚拟机会先初始化那个主类

5,。。。

数组类本身不通过类加载器创建,它是由Java虚拟机直接创建的。

类加载

在这里插入图片描述

Java虚拟机中的类加载的全过程,就是加载、验证、准备、解析和初始化这5个阶段所执行的具体动作。

1,加载

在加载阶段,虚拟机需要完成以下3件

1,通过一个类的全限定类名来获取此类的二进制字节流

2,将这个字节流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

对于HotSpot虚拟机而言,Class对象比较特殊,它虽然时对象,但是存放在方法区里
数组类本身不通过类加载器创建,它是由Java虚拟机直接创建的。

2,验证

1,文件格式验证 :是否一魔数0xCAFEBABE开头。。。
2,元数据验证
3,字节码验证
4,符号引用验证

3,准备

   准备阶段是正式为类变量(static静态变量)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。【实例变量将会在对象实例化时随着对象一起分配在Java堆中。】
public static int value = 123;

变量value在准备阶段过后的初始值为0而不是123

把value赋值给123的putstatic指令是程序被编译后的,存放于类构造器<clinit>()方法中,
所以value赋值为123的动作将在初始化阶段才会执行。

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但如果类字段的字段属性表中存在ConstantValue属性,
那在准备阶段变量value就会被初始化为ConstantValue属性所指定的值。

public static final int value = 123;

在准备阶段虚拟机就会根据ConstantValue的设置将value赋值为123.

4,解析

是虚拟机将常量池内的符号引用(编译期生成的)替换为直接引用的过程

符号引用是以一组符合来描述所引用的目标,符号引用可以是任何形式的字面量
符号引用与虚拟机实现的内存布局无关。

直接引用 可以是直接指向目标的指针、相对偏移量或者是一个能间接定位到目标的句柄
直接引用是和虚拟机实现的内存布局相关的。

5,初始化

到了初始化阶段,才真正开始执行类中定义的Java程序代码。

初始化阶段是执行类构造器<clinit>()方法的过程。

<clinit>()方法是有编译器自动收集类中所有的类变量(静态变量)的赋值动作和
	静态语句块(static{}块)中的语句合并产生的,编译器收集的顺序是由语句在源文件中出现的顺序决定的。
	静态语句块中只能访问到定义在静态语句块之前的变量

<clinit>()方法与类的构造函数(实例构造器<init>()方法)不同,它不需要显示调用父类构造器,
	虚拟机会保证子类的<clinit>()方法执行之前,父类的<clinit>()方法已经执行完毕。
	因此虚拟机中第一个被执行的<clinit>()方法的类肯定是java.lang.Object。
	
由于父类的<clinit>()方法先执行,也就意味着父类中定义的静态语句块要优于子类的变量赋值操作。

<clinit>()方法对于类或接口来说并不是必需的

虚拟机会保证一个类的<clinit>()方法在多线程环境中被正确地加锁、同步,
	如果多个线程同时区初始化一个类,那么只要一个线程去执行这个类地<clinit>()方法,其他线程都需要阻塞,
	知道活动线程执行<clinit>()方法完毕。之后被唤醒地线程不会再次进入<clinit>()方法。
	同一个类加载器下,一个类型指挥初始化一次。
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