类的加载过程详解

在java中数据类型分为基本数据类型和引用数据类型。基本数据类型由虚拟机预先定义&＃xff0c;引用数据类型则需要进行类的加载。

按照java虚拟机规范&＃xff0c;从class文件到加载进入内存中的类&＃xff0c;再到类卸载出内存为止&＃xff0c;整个生命周期如下

一、加载

将java类的字节码文件加载到机器内存中&＃xff0c;并在内存中构建出java类的原型&＃xff08;类模板对象&＃xff09;

1、加载类时&＃xff0c;java虚拟机加载步骤

&＃xff08;1&＃xff09;通过类的全名&＃xff0c;获取类的二进制数据流

&＃xff08;2&＃xff09;解析类的二进制数据流为方法区内的数据结构&＃xff08;Java类模型&＃xff09;

&＃xff08;3&＃xff09;创建java.lang.Class类的实例&＃xff0c;作为方法区这个类的各种数据的访问入口

2、类模型和Class实例的位置

&＃xff08;1&＃xff09;类模型存储在方法区

&＃xff08;2&＃xff09;class文件加载到元空间后&＃xff0c;会在堆中创建一个Class对象&＃xff0c;用来封装类位于方法区内的数据结构。每一个类都对应一个Class对象

Class类的构造方法是私有的&＃xff0c;只有jvm可以创建。

3、数组类的加载

数组类本身并不是由类加载器负责创建&＃xff0c;而是由jvm在运行时根据需要直接创建的&＃xff0c;但是数组的元素类型仍然需要依靠类加载器去创建。创建步骤如下

&＃xff08;1&＃xff09;如果数组的元素类型是引用类型&＃xff0c;那么遵循定义的加载过程递归加载和创建数组A的元素类型

&＃xff08;2&＃xff09;jvm使用指定的元素类型和数组维度类创建新的数组类。

二、链接

1、验证

保证加载的字节码是合法的。

验证通过之后类加载器才会将类的二进制数据加载到方法区中&＃xff0c;除格式验证之外的验证操作是在方法区中进行

&＃xff08;1&＃xff09;格式验证

是否以魔数0xCAFEBABE开头&＃xff0c;主版本和副版本是否在当前的java虚拟机的支持范围内等。

&＃xff08;2&＃xff09;语义检查

是否所有的类都存在父类&＃xff08;在java里&＃xff0c;除了Object之外&＃xff0c;其他类都有父类&＃xff09;

是否一些被定义为final的方法或者类被重写或者继承了

非抽象类是否实现了所有抽象方法或者接口方法

是否存在不兼容的方法

&＃xff08;3&＃xff09;字节码验证

在字节码执行的过程中&＃xff0c;是否会跳转到一条不存在的指令&＃xff08;不能达到100%验证&＃xff09;

函数的调用是否传递了正确类型的参数

变量的赋值是不是给了正确的数据类型等

注&＃xff1a;

栈映射帧&＃xff08;StackMapTable&＃xff09;是处于该阶段&＃xff0c;在检测特定的字节码时&＃xff0c;其局部变量表和操作数栈是否有着正确的数据类型。

&＃xff08;4&＃xff09;符号引用验证

Class文件在常量池会通过字符串记录自己将要使用的其他类或者方法。在验证阶段&＃xff0c;虚拟机会检查类或者方法是否存在&＃xff0c;访问权限是否受限等。如果一个类在系统中找不到&＃xff0c;则抛出NoClassDefFoundError&＃xff0c;如果一个方法无法找到&＃xff0c;则抛出NoSuchMethodError。

2、准备

当一个类通过验证&＃xff0c;就会进入准备阶段&＃xff0c;为静态变量分配内存&＃xff0c;并初始化默认值。

java不支持boolean类型&＃xff0c;内部实现是int&＃xff0c;由于int默认值为0&＃xff0c;所以boolean的默认值为false.

3、解析

将接口&＃xff0c;字段和方法的符号引用转换为直接引用。

java虚拟机为每一个类都准备一张方法表&＃xff0c;将其所有的方法列在其中&＃xff0c;当需要调用一个类的方法时&＃xff0c;只要知道这个方法在方法表的偏移量&＃xff08;通过解析操作&＃xff0c;符号引用转换为直接引用类中的方法表中的位置&＃xff09;&＃xff0c;就可以直接调用该方法了。

不过java虚拟机规范并没有明确要求解析阶段一定要按序执行&＃xff0c;在hotspot中&＃xff0c;按照加载&＃xff0c;验证&＃xff0c;准备和初始化的顺序执行&＃xff0c;但链接阶段的解析操作往往伴随着jvm执行完初始化之后再执行。

三、初始化

类的初始化时类装载的最后一个阶段&＃xff0c;也是真正开始执行类定义的java的程序代码()方法

在加载一个类之前会先加载其父类&＃xff0c;因此父类的方法总是在子类方法之前被调用。

1、使用static&＃43;final修饰&＃xff0c;且显示赋值中不涉及到方法或者构造器调用的基本数据类型或者String类型的显示赋值&＃xff0c;是在链接阶段的准备环节进行赋值。

public static int a &＃61; 1;//在初始化阶段()中赋值
public static final int INT_CONSTANT &＃61; 10;//在链接阶段的准备环节赋值public static final Integer INTEGER_CONSTANT1 &＃61; Integer.valueOf(100);//在初始化阶段()中赋值
public static Integer INTEGER_CONSTANT2 &＃61; Integer.valueOf(1000);//在初始化阶段()中赋值public static final String s0 &＃61; "helloworld0";//在链接阶段的准备环节赋值
public static final String s1 &＃61; new String("helloworld1");//在初始化阶段()中赋值public static String s2 &＃61; "helloworld2";public static final int NUM1 &＃61; new Random().nextInt(10);//在初始化阶段()中赋值

2、线程安全性

虚拟机会保证一个类的()方法在多线程环境中被正确的加锁&＃xff0c;同步。

class StaticA {static {try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {}try {Class.forName("com.atguigu.java1.StaticB");} catch (ClassNotFoundException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("StaticA init OK");}
}
class StaticB {static {try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {}try {Class.forName("com.atguigu.java1.StaticA");} catch (ClassNotFoundException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("StaticB init OK");}
}public class StaticDeadLockMain extends Thread {private char flag;public StaticDeadLockMain(char flag) {this.flag &＃61; flag;this.setName("Thread" &＃43; flag);}&＃64;Overridepublic void run() {try {Class.forName("com.atguigu.java1.Static" &＃43; flag);} catch (ClassNotFoundException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(getName() &＃43; " over");}public static void main(String[] args) throws InterruptedException {StaticDeadLockMain loadA &＃61; new StaticDeadLockMain(&＃39;A&＃39;);loadA.start();StaticDeadLockMain loadB &＃61; new StaticDeadLockMain(&＃39;B&＃39;);loadB.start();}
}