☆技术问答集锦(11)JVM类加载

1 类加载机制概念是什么?

JVM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。这就是类加载机制。

2 类字节码有哪几部分内容组成?

Class文件结构中只有两种数据类型:

  1. 无符号数:属于基本的数据类型,以u1、u2、u4、u8分别代表1、2、4、8个字节的无符号数,可以用来描述数字、索引引用、数量值、或者按照UTF-8编码的字符串值;
  2. :由多个无符号数或者其他表作为数据项构成的复合数据类型,所有表都习惯以"_info"结尾;
  3. 所以,Class文件本质上就是一张表;

Class文件结构的内容组成:

  1. 魔数:每个Class文件的前4个字节,JAVA语言魔数:CAFEBABE,16进制数,唯一左右就是确认文件是否是一个被虚拟机接受的Class文件;
  2. Class文件版本:Class文件第5、6个字节是次版本号,7、8个字节是主版本号;
  3. 常量池:从第9个字节开始,主要存放两大类常量:(1)字面量;(2)符号引用;
  4. 访问标志:紧跟常量池之后的两个字节代表访问标志,代表类或接口的层次信息;
  5. 类索引、父类索引与接口索引集合:紧跟访问标志之后的就是类索引、父类索引与接口索引,都是u2类型数据,Class文件中由这三项数据来确定类的继承关系;
  6. 字段表集合:紧接着就是字段表集合,用于描述接口或类中声明的变量;
  7. 方法表集合:紧接着就是方法表集合,用于描述接口或类中声明的方法;

3 类加载过程大体分为几步?

类加载步骤

4 什么时机会出发类加载?

  1. 创建类的实例:使用new关键字实例化对象;
  2. 访问类的静态变量:getstatic或putstatic,读取或设置一个类的静态变量(不包括被final修饰的静态变量);
  3. 访问类的静态方法:invokestatic调用一个类的静态方法;
  4. 使用java.lang.reflect进行反射调用:如,Class.forName("xxxxx");
  5. 子类初始化时,会先初始化父类

5 被动引用有几种,被动引用不会触发类初始化?

  1. 通过子类引用父类的静态字段,不会导致子类初始化,只会初始化父类;
  2. 通过数组定义来引用类,不会触发类的初始化;
  3. 常量在编译阶段会存入调用类的常量池中,本质上并没有直接引用到定义常量的类,因为不会触发定义常量的类初始化;

6 类加载:第一步加载阶段具体过程?

  1. 通过类的全限定名称获取定义此类的二进制流;
  2. 将二进制流静态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。对于HotSpot虚拟机,Class对象是存放在方法区里的;

7 类加载:第二步验证阶段具体过程?

主要作用就是确保Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求,并且不会危害虚拟机自身安全;

  1. 文件格式验证:对检查格式、版本;
  2. 元数据验证:对字节码进行语义分析;
  3. 字节码验证
  4. 符号引用验证

8 类加载:第三步准备阶段具体过程?

  1. 正式为类变量分配内存,内存在方法区中进行分配,类变量是指static修饰的变量;
  2. 设置类变量的初始值,这个初始值通常情况下是数据类型的零值,如:public static int value = 123;初始值是0,不是123,赋值123动作会在初始化阶段才会执行;

9 类加载:第四步解析阶段具体过程?

将Class文件的常量池内的符号引用替换为直接引用;

10 类加载:第五步初始化具体过程?

真正开始执行类中定义的Java程序代码,初始化过程就是执行类构造器<clinit>()方法的过程;

  1. <clinit>()方法会自动收集类中所有类变量(static)的赋值动作和静态代码块,编译器收集顺序由代码出现顺序决定;
  2. <clinit>()方法与类实例构造函数不同,虚拟机会保证父类的<clinit>()执行完毕后再执行子类的<clinit>()方法;

12 类加载器有几种,每种的作用?

类加载器
  1. 根类加载器(Bootstrap ClassLoader):其负责加载Java的核心类,比如String、System这些类;
  2. 拓展类加载器(Extension ClassLoader):其负责加载JRE的拓展类库;
  3. 系统类加载器(System ClassLoader):其负责加载CLASSPATH环境变量所指定的JAR包和类路径;
  4. 用户类加载器:用户自定义的加载器,以类加载器为父类

13 类加载器双亲委托模式是什么及为什么?

双亲委派机制:如果一个类加载器在接到加载类的请求时,它首先不会自己尝试去加载这个类,而是把这个请求任务委托给父类加载器去完成,依次递归,如果父类加载器可以完成类加载任务,就成功返回;只有父类加载器无法完成此加载任务时,才自己去加载。

Java类随着加载它的类加载器一起具备了一种带有优先级的层次关系。比如,Java中的Object类,它存放在rt.jar之中,无论哪一个类加载器要加载这个类,最终都是委派给处于模型最顶端的启动类加载器进行加载,因此Object在各种类加载环境中都是同一个类。如果不采用双亲委派模型,那么由各个类加载器自己取加载的话,那么系统中会存在多种不同的Object类。

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