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Java类加载过程-知了汇智

Java类加载过程

  Java的类的生命周期为:加载、验证、准备、解析、初始化、使用、卸载七个生命周期。其中,加载、验证、准备、解析、初始化可以称之为类的加载过程,而加载和类加载过程是有区别的,它只是类加载过程的一个阶段,这点不要搞糊涂了。

  下面主要介绍一下类加载过程中各个阶段所做的事情。

Java类加载过程

 

  加载

  这个阶段主要完成三件事情:

  1)通过一个类的全限定类名来获取描述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运行时的数据结构。

  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。

  类加载完成后,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中,然后再内存中实例化一个java.lang.Class对象(对于HotSpot虚拟机而言,class对象不存在于Java堆,而在方法区中创建),这个对象将作为外部程序访问方法区中这些类型数据的外部接口。

  验证

  这一阶段的目的主要是确保class文件的字节流中所包含的信息符合虚拟机规范的要求,并且不会危害虚拟机,确保虚拟机自身安全。

  主要进行四部分的验证:

  1)文件格式的验证,class文件是否符合虚拟机class文件格式规范,比如是否以0xCAFEBABE开头、主次版本号是否和当前虚拟机匹配,等等。

  2)元数据验证,主要对字节码描述的信息进行语义分析,确保语言描述符合java语言规范,如是否继承了被final修饰的类等等。

  3)字节码验证,主要是通过数据流和控制流分析,确保程序语义是合法的、符合逻辑的,这一个阶段也是最复杂的验证阶段。

  4)符号引用验证,对类自身以外的信息(常量池中的各种符号引用)进行匹配性校验,通常校验的内容有:

  4.1符号引用中通过字符串描述的全限定类名能否找到对应的类。

  4.2在指定类中是否存在符合方法的字段描述符以及简单名称描述的方法和字段。

  4.3符号引用中类、字段、方法的访问性是否可被当前类访问。

  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,这些变量所需要的内存,都将在方法区中进行分配。这里有概念容易混淆:第一这时候进行内存分配仅包括类变量(被static修饰的)不包括实例变量,实例变量将随着对象实例化时一起在Java堆中分配内存。第二这里所说的初始值,通常情况下是数据类型的0值或者null值。

  解析

  解析阶段主要是完成符号引用替换为直接引用,部分初始化也可以在这个阶段完成,比如类或者接口中被final修饰的类成员变量的初始化阶段就是在这个阶段完成的。这么说可能会引起误解,类成员变量的初始化本来就是在这个阶段完成的,比如public static Integer A=10,那么在解析阶段,A的初始化值为NULL,至于A=10的初始化动作,一般是在初始化阶段完成的。而如果是public static final Integer A=10,那么这时A的初始化A=10是在解析阶段就直接完成了的。

  初始化

  初始化阶段主要是给类的成员变量进行初始化值,在这个阶段,虚拟机会自动创建一个<cinit>方法,我们称之为类构造器,这个方法的要执行的内容主要包括两部分,类成员变量的初始化和静态代码块。它们的执行顺序按照在类中的定义的顺序。其中,静态代码块中可以对其前面定义的类成员变量赋值和访问,但不可以对其后定义的类成员变量访问,但可以赋值。

  触发类初始化动作的方式:

  1)new 对象实例或者显式的调用类的静态方法或访问或设置类的静态成员变量。

  2)通过java.lang.reflect中的方法对类进行反射调用。

  3)当初始化一个类的时候,如果发现其父类尚未被初始化,则先初始化其父类。

  4)当虚拟机启动时,用户需要指定一个要执行主类(main方法所在的类),虚拟机会先初始化这个主类。

  5)在使用jdk1.7的动态语言支持时,被解析成的方法句柄未被初始化,则要先初始化。

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