JVM加载类的时机与过程

类的加载过程概况

类从被加载到虚拟机内存开始,直到卸载出内存,它的生命周期包含了:加载,验证,准备,解析,初始化,使用和卸载7个阶段。



其中,加载,验证,准备,初始化和卸载五个阶段是顺序是固定的。这些阶段通常都是相互交叉混合进行的,不过顺序不会乱。解析阶段在某些情况下可以在初始化之后再开始,这是为了Java语言的运行时绑定。

引发类的初始化的条件

类的初始化阶段往往是真正执行类中定义的java程序代码的过程。按照程序员主观定义去初始化类变量和其他资源。
类加载的第一个阶段“”“加载”,虚拟机本没有强制规定,但是对于初始化进行了严格的规定 。有且仅有以下五种情况下必须对类进行初始化:

  • 使用new关键字实例化一个对象,或者访问(读取和设置)类的静态变量(被final修饰的除外,常量是一种特殊的变量,编译器将其当做值而非域来对待,这是一种优化),以及调用一个类的静态方法的时候。
  • 使用java.lang.reflect包中的方法对类进行反射调用的时候。
    以下是获取类的三种方式。
  1. 通过类名.class方式Class<?> cType = ClassName.class
  2. 通过Class.forName()方法获得,Class<?> cType = Class.forName("类全名")
  3. 通过对象名.getClass()方法获取,Class<?> cType = objName.getClass();
    区别:第一种方式不执行静态块和动态构造块。第二种方式是执行静态块不执行动态构造块。第三种方式执行静态块和动态构造块。
    以下是获取类之后利用反射创建对象的方式:
  4. 通过Class对象的newInstance的方法,局限为只能调用默认的构造函数
  5. 通过取得Class对象的getConstructor方法取得Constructor对象,然后通过调用Constructor类的newInstance的两个方法。
  6. 通过Array.newInstance方法来创建对象,不过只适用于数组。
  • 当初始化一个类的时候,如果发现其父类还没有进行初始化,则需要触发其父类的初始化。
  • 当虚拟机启动的时候,用户需要指定一个需要执行的main类,虚拟机会先初始化这个主类。
    以上情况称为对一个类的主动引用,被动引用不会引发类的初始化。
    注意:接口的加载过程和类的加载过程稍有不同,接口中不能使用static{}块,当一个接口在初始化时,并不要求其父接口全部完成初始化,只有真正使用带父接口的时候(引用接口中定义的常量)才会初始化
    被动引用 :1、 子类调用父类的静态变量,子类不会被初始化,只有父类被初始化,对于静态字段,只有直接定义此变量的类才可以被初始化。
    2、通过数组定义来引用类,不会触发类的初始化。
    3、访问类的常量,不会初始化类。

类加载过程

加载阶段

预加载:虚拟机启动自动加载JAVA_HOME/lib/rt.jar中的基础类,可以通过-XX:+TraceClassLoading来查看输出。
运行时加载:虚拟机用到.class文件的时候,会去内存中查看一下.class是否存在,如果没有就按照类的全限定名来加载此类。
加载阶段主要做了以下三件事情:
1、获取.class文件的二进制流
2、将字节流中的类信息、静态变量、字节码、常量这些.class文件中的内容放入方法区中。
3、在内存中生成一个代表这个对象的java.lang.Class对象。作为此类所有数据的入口。

验证阶段

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。

准备阶段

准备阶段是正式为类变量分配内存并设置其初始值的时候,内存都是被分配到方法区中。准备阶段不分配类中的实例变量的内存,实例变量的内存将会在对象实例化的时候随着对象一起分配到java堆中。
public static int value=123;在准备阶段value的初始值为0,在初始化阶段才会变为123;

解析阶段

解析阶段是将符号引用转化为直接引用的过程。
符号引用是用一组符号来表示所引用的类和接口的全限定名、字段的名字和类型、方法的名字和类型,只要使用时可以无歧义的定位即可。符号引用与虚拟机实现的内存布局无关,引用的目标并不一定已经加载到内存中。
直接引用是直接指向目标的指针、相对偏移量和一个能间接定位到目标的句柄。直接引用与虚拟机的内存布局是相关的,有了直接引用,说明引用的目标已经在内存中。

初始化阶段

类初始化时类加载过程的最后一步,前面的类加载过程,除了在加载阶段用户可以通过自定义类加载器参与之外,其余动作完全由虚拟机主导和控制。到了初始化阶段,才真正执行类中定义的java代码。
其实初始化阶段做的是就是给static变量赋予用户指定的值和静态执行代码块
初始化阶段是执行类构造器<clinit>()方法的过程。<clinit>()方法是由编译器自动收集类中的类变量的赋值动作和静态语句块中的语句合并产生
虚拟机会保证类的初始化在多线程环境中被正确地加锁、同步,即如果多个线程同时去初始化一个类,那么只会有一个类去执行这个类的<clinit>()方法,其他线程都要阻塞等待,直至活动线程执行<clinit>()方法完毕。因此如果在一个类的<clinit>()方法中有耗时很长的操作,就可能造成多个进程阻塞。不过其他线程虽然会阻塞,但是执行<clinit>()方法的那条线程退出<clinit>()方法后,其他线程不会再次进入<clinit>()方法了,因为同一个类加载器下,一个类只会初始化一次。也就是说初始化之前的阶段可以有多个线程执行,而初始化阶段只能有一个线程执行

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