字节码(.class)文件的加载过程
类加载
在Java代码中,类型的加载、连接与初始化过程都是在程序运行期间完成的。
类型可以是Class,Interface, 枚举等。
Java虚拟机与程序的生命周期
在如下几种情况下,Java虚拟机将结束生命周期
1)执行了System.exit() 方法
2)程序正常执行结束
3)程序在执行过程中遇到了异常或者错误而异常终止。
4) 由于操作系统出现错误导致Java虚拟机进程终止。
字节码文件的装载过程: 加载、连接(包括三个步骤: 验证 准备 解析)、初始化
加载:查找并加载类的二进制数据
连接:
验证:确保被加载的类的正确性
准备:为类的静态变量分配内存,并将其初始化为默认值
解析:把类中的符号引用转换为直接引用
符号引用:通俗的讲,是一种间接引用,如一个类中的方法引用了另外一个类,这是一种符号的表述。
直接引用:就是通过指针的方式,直接指向了目标对象内存的位置,这样能一下子找到特定的方法。
初始化: 为类的静态变量赋予正确的初始值
一、类装载的条件
Java程序对类的使用方式分为两种
主动使用
被动使用
所有的Java虚拟机实现必须在每个类或接口被Java程序“首次主动使用”时才初始化他们。
Java虚拟机规定: 一个类或者接口在初次使用时,必须进行初始化。
这里的使用指主动使用,主动使用有以下几种情况:
1) 当创建一个类的实例时。 比如使用new关键字,或者通过反射、克隆、反序列化方式。
2) 当调用类的静态方法时。即当使用了字节码invokestatic指令
3)当使用类或者接口的静态字段时(final常量除外,此种情况只会加载类而不会进行初始化),即使用getstatic或者putstatic指令(可以使用jclasslib软件查看生成的字节码文件),或者对该静态字段赋值(putstatic指令)。
4)当使用java.lang.reflect包中的方法反射类的方法时。如Class.forName("com.example.Test")
5)当初始化子类时,必须先初始化父类
6)作为启动虚拟机,含有main方法的那个类
7)JDK1.7开始提供的动态语言支持
java.lang.invoke.MethodHandle实例的解析结果REF_getStatic, REF_putStatic,REF_invokeStatic句柄对应的类没有初始化,则初始化。
除了以上情况属于主动使用外,其他情况均属于被动使用,被动使用不会引起类的初始化,只是加载了类却没有初始化。(这里的初始化就是类加载的第三个阶段)
二、类装载的过程
1、加载类: 处于类装载的第一个阶段
1.1 类的加载指的是将类的.class 文件中的二进制数据读入到内存中,将其放在运行时数据区的方法区内,然后在内存中创建一个java.lang.Class对象(规范中并未说明Class对象位于哪里,HotSpot虚拟机将其放在方法区中),用来分装类在方法区内的数据结构。
加载类时,JVM必须完成
1)通过类的全名,获取类的二进制数据流。
2)解析类的二进制数据流为方法区内的数据结构,也就是将类文件放入方法区中
3)创建java.lang.Class类的实例,表示该类型
1.2 加载.class 文件的方式
从本地系统中直接加载
通过网络下载.class文件
从zip,jar等文档文件中加载.class 文件
从专有数据库中提取.class文件
将Java源文件动态编译为.class 文件(动态代理,JSP(JSP文件本质上是Sevlet,最终被编译为.class文件))
2、连接
2.1 验证字节码
验证字节码文件: 当类被加载到系统后,就开始连接操作,验证就是连接的第一步
主要目的是保证加载的字节码是否符合规范
验证的步骤如图:
2.2 准备阶段
当一个类通过验证后,虚拟机就会进入准备阶段。准备阶段是正式为类变量(static修饰的变量)分配内存并设置类变量初始值,这些内存都将在方法区进行分配。这个时候进行内存分配的仅是类变量,不包括类实例变量,实例变量将会在对象实例化时随着对象一起分配在堆上。为类变量设置初始值是设为其数据类型的“零值”。
比如: public static int num = 10; 这个时候就会为num变量赋值为0
Java虚拟机为各种类型变量默认的初始值如表:
注意:java并不支持boolean类型,对于boolean类型,内部实现试Int, 由于int的默认值是0, 故对应的boolean的默认值是false。
如果类中属于常量的字段,那么常量字段也会在准备阶段被附上正确的值,这个赋值属于java虚拟机的行为,属于变量的初始化。在准备阶段,不会有任何java代码被执行。
2.3 解析类
解析阶段的任务就是将类、接口、字段和方法的符号引用直接转为直接引用。
符号引用就是一些字面量的引用。比较容易理解的就是在Class类文件中,通过常量池进行大量的符号引用。
3、初始化
为类的静态变量赋予正确的初始值。
三、类的使用和卸载
除了上面三个步骤,加载,连接,初始化,还有下面两个过程:使用和卸载
4、使用: 如类创建一个对象,调用类里的方法。
5、卸载:.class 文件加载到内存中,形成了一个自己的数据结构驻留在内存中,还可以从内存中销毁掉,称之为卸载。
卸载以后,就不能再创建类的对象了。可以重新加载到内存中。(开发人员很少使用卸载)
以上就是类加载的5个过程。
参考: https://blog.csdn.net/qq_20610631/article/details/82709187
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