虚拟机类加载机制

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定义

所谓的类加载就是将class文件读入内存,校验、解析和初始化,使其成为可以被Java虚拟机直接使用的Java类型。类的加载机制核心阶段有三个:加载、链接、初始化,其中链接阶段又细分为验证、准备、解析,所以类加载也可分为5个阶段分别为:加载、验证、准备、解析、初始化,下面在详细讲解这些阶段

加载阶段

类加载阶段分三步:

1. 根据类的完全限定名获取类的二进制字节流

2. 根据字节流将类的静态结构转化为方法区的运行时结构

3. 在内存中生一个代表这个类的Class对象,作为方法区这个类的入口(通过这个class对象访问第二步的运行时结构)。虽然Class对象是对象类型,但在HotSpot虚拟机中,Class对象并没有放在java堆而放在了方法区

注意:一个类必须与类加载器一起确定唯一性,而每一个类加载器都拥有一个独立的类名称空间

数组加载阶段,与类加载阶段有所不同,数组加载先根据数组类的元素类型进行类型加载,如果元素类型是引用类型则先加载类,加载步骤与上面的类加载阶段相同并把数组标识在该类加载器的命名空间中,如果元素类型不是引用类型(如int [])则该数组则由引导类加载器关联,而数组类本身则由Java虚拟机直接创建。

链接阶段

验证阶段

检查Class文件是否符合Java虚拟机规范,防止破坏Java虚拟机,这个阶段包括:文件格式验证、元数据验证、字节码验证

准备阶段

为类的静态变量分配内存并赋予默认值,如果该变量被修饰为final则马上根据设置值复制,如static final int a=123;既a的值在准备阶段直接赋为123

解析阶段

虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用,转换过程中如果该符号引用代表的类未加载则加载该类。

解析阶段的解析类型分别有:类或接口解析、字段解析、类方法解析、接口方法的解析

初始化阶段

初始化本质上是<client>方法的执行,<client>方法是由编译器自动收集类中的所有类变量的赋值动作和静态语句块中的语句合并而成的。该方法是对静态成员的初始化,包括静态变量与静态代码块。<client>方法执行顺序为先执行父类的<client>再执行子类的<client>

1. 静态成员初始化顺序按类中的声明顺序

2. 静态代码块只能访问到定义在代码块之前的静态成员,而定义在静态代码块后静态成员,在前面的静态代码块中只能赋值。

在接口中没有静态成员,但也有常量成员。所以存在方法的对常量初始化,但接口不会初始化时不会马上调用方法。只有当使用到常量成员才会执行方法。如ClassA继承了InterfaceA,初始化ClassA时会执行ClassA的方法,但不会执行InterfaceA的方法,只有使用到InterfaceA的常量才调用方法。

注:同一个类加载器下,一个类型只会初始化一次

扩展<init>与<client>的区别

<clinit>是虚拟机在装载一个类初始化的时候调用的。<init>是在类实例化时调用的

<init>方法是在一个类进行对象实例化时调用的。实例化一个类有四种途径:调用new操作符;调用Class或java.lang.reflect.Constructor对象的newInstance()方法;调用任何现有对象的clone()方法;通过java.io.ObjectInputStream类的getObject()方法反序列化。

Java编译器会为它的每一个类都至少生成一个实例初始化方法。在Class文件中,被称为"<clinit>"

SO,一个是用于初始化静态的类变量, 一个是初始化实例变量!

类加载器


类与类加载器

每个类加载器都有一个独立的命名空间,一个类必须与类类加载器结合在一起才具备唯一性,换句话说同一个类不同类加载器加载都是不一样的类

引导类加载器

负载加载\lib下的类,加载虚拟机中最核心的类,类加载器中顶层加载器

扩展类加载器

负责加载\lib\ext,加载第三方类库

系统类加载器

加载我们应用程序的类也就是我们自己编写的类,此外我们还可以自定义类加载器

双亲委派模型

类加载器之间存在父子关系,不是通过继承实现而是组合关系来实现代码复用

当一个类加载器接收到类加载请求,它的程序执行步骤如下:

1. 检查该类是否已经加载了

2. 如果没有则委派给上一层(父)加载器,父加载器收到加载请求如果自身还有上层则继续向上委派请求

3. 直到到达顶层引导类加载器收到请求,则查询是否有合适类加载,有则加载,没有则交给下一层子加载器加载

4. 子加载器如果找到类则加载,没有找到则继续往下层委派

5. 最后都没有找到就抛出异常

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