JVM类加载机制一

类加载的过程

什么是类加载？Java编译器会将我们编写好的代码编译成class字节码文件，JVM会把这些class字节码文件加载到内存中，并对加载的数据进行校验、准备、解析并初始化，这个过程就是类加载机制。类加载分为三个阶段：加载，连接，初始化。

这三个阶段都是在程序运行期间完成的。其中加载，校验，准备，初始化，卸载的顺序都是确定的，解析可能会在初始化之后完成。

JVM 可以选择符号引用解析的时机，一种是当类文件加载并校验通过后，这种解析方式被称为饥饿方式。另外一种是符号引用在第一次使用的时候被解析，这种解析方式称为惰性方式。

1、加载

将字节码文件加载到内存中，并将这些静态数据转换成方法去中的运行书数据区，在堆中生成一个这个类的class对象，作为方法区数据的访问入口，这个过程需要类加载器的参与。



加载的过程：

（1）通过一个类的全限定名（包名和类名）来获取此类的二进制字节流Class文件。获取的方式可以通过jar包，war包，网络中获取，Jsp生成等方式。

（2）将字节码中的静态存储结构转换为方法区中的运行时数据结构。例如将class文件常量池转换为运行时常量池

（3）在内存中生成这个类的java.lang.Class对象，作为方法区中的各种数据的访问入口。

加载完成之后，虚拟机外部的二进制字节流按照虚拟机的格式存储在方法区中。

2、连接

连接阶段负责将类中的二进制数据合并到JRE中，类的连接大致分为三个阶段：

验证：确保Class文件字节流中包含的信息符合虚拟机的要求。验证分为四个阶段的校验操作：

（1）文件格式验证：验证字节流是否符合Class文件格式的规范。

（2）元数据验证：对字节码描述的信息进行语义分析，来保证其描述的信息符合Java语言规范的要求。

（3）字节码验证：通过数据流和控制流分析确定程序语义是合法的。这个阶段对类的方法进行校验分析，保证被校验类不会做出危害虚拟机的行为。

（4）符号引用验证：虚拟机将符号引用转换为直接引用，这个动作发生在解析阶段中。主要的验证的操作：

a.符号引用中通过字符串描述的全限定名是否能找到对应的类。

b.载指定泪痕总共是否存在符合方法字段描述符以及简单名称描述的方法字段。

c.符号引用中的类，字段，方法的访问修饰符是否可以被当前类访问。

准备

准备阶段为类的静态变量在方法区中分配内存并赋默认值（0或者null）。

对于一般的成员变量在实例化时，随着对象一起在堆中分配内存。

对于静态常量在准备阶段赋自己设定的值，而静态变量是在初始化阶段完成的。

解析

解析阶段是虚拟机将虚拟引用转换为直接引用的过程。

符号引用：符号引用以一组符号来描述所引用的目标，符号可以是任意形式的字面量，只要使用时能无歧义的定位到目标即可。引用的目标不一定已经到加载内存中，与内存布局无关。

直接引用：直接可以指向目标的指针，相对偏移量或者是一个能间接定位到目标的句柄。直接引用与内存布局相关。

主要分为：类或者接口的解析、字段的解析、类方法的解析、接口方法的解析，方法句柄，方法类型的解析。

3、类的初始化

类的初始化过程是执行类构造器方法的过程。

a、方法是由所有类变量的赋值操作和静态语句块组成的。

static int i=1;
static{

}

b、方法对于类或者接口不是必需的，如果一个类没有静态变量或者静态语句块那么编译期可以部位这个类生成方法

c、父类的先于子类的方法执行，所以父类中定义的静态代码块要先于子类的静态代码块执行。所以可以得出以下执行顺序：

顺序：初始化父类的静态代码->初始化子类的静态代码->初始化父类非静态代码->初始化父类的构造函数->初始化子类的非静态代码->初始化子类的构造函数

注意：类构造器的与构造函数的不同。

类加载的时机

类的主动引用（一定会发生类的初始化

1、new一个类的对象

2、调用类的静态成员（除了final常量）和静态方法

3、使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用

4、当虚拟机启动先启动main方法所在的主类

5、当初始化一个类，如果其父类没有被初始化，则先初始化它父类；接口不同的是不要求所有的父接口都初始化

类的被动引用（不会发生类的初始化）

6、当访问一个静态域时，只有真正声名这个域的类才会被初始化

7、通过子类引用父类的静态变量，不会导致子类初始化

8、通过数组定义类的引用，不会触发此类初始化

9、引用常量不会触发此类的初始化（常量在编译阶段就存入调用类的常量池中

参考：《深入理解Java虚拟机》