面试必看--Java类的加载过程

Posted 2021-05-13 LuckyWangxs

1. 什么是类的加载过程

        一个Java文件从编码完成到最终运行，一般会经历两个阶段：编译期、运行期。编译，即通过javac命令，将Java文件转化为二进制字节码文件，即.class文件；运行，则是将.class文件交给JVM执行。而本文所说的类加载过程就是将.class文件中类的元信息加载进内存，创建Class对象并进行解析、初始化类变量等的过程
        JVM并不是一开始就会将所有的类加载到内存，而是用到某个类，才会去加载，只加载一次，后续会说到类的加载时机

2. 类加载详解

        类加载分为三个部分：加载、连接、初始化

2.1 加载

        类的加载主要的职责为将.class文件读入内存(JDK1.7及之前为JVM内存，JDK1.8及之后为本地内存)，并在堆内存中为之创建Class对象，作为.class进入内存后的数据的访问入口。
        ++拓展： 在JDK1.7及以前，Hot Spot JVM(普遍在用的JVM)存在一块叫做方法区的内存，也称之为永久代，这块区域用于存放类的元数据信息，包括类的字段，版本，方法等，这块区域，可以理解为.class文件进入内存后的位置。在JDK1.8，取消了方法区，取而代之的是元数据区，该元数据区并非JVM内存，而是本地内存。此外在JDK1.7时，将常量池从方法区移除，在堆内存开辟了一块空间作为常量池，有人说这是为取消方法区做的准备。更多请点我看思维导图总结
        ++加分项： 为何取消方法区？
        官方说法为：移除永久代是为融合HotSpot JVM与 JRockit VM而做出的努力，因为JRockit没有永久代，不需要配置永久代
        现实使用中存在问题：方法区存储类的元数据信息，我们不清楚一个程序到底有多少类需要被加载，且方法区位于JVM内存，我们不清楚需要给方法区分配多大内存，太小容易PermGen OOM，太大，在触发Full GC时又极其影响性能，同时还存在一些内存泄露的问题

2.2 连接

        类的连接分为三个阶段：验证、准备、解析。
         验证： 该阶段主要是为了保证加载进来的字节流符合JVM的规范，不会对JVM有安全性问题。其中有对元数据的验证，例如检查类是否继承了被final修饰的类；还有对符号引用的验证，例如校验符号引用是否可以通过全限定名找到，或者是检查符号引用的权限(private、public)是否符合语法规定等。
        准备： 准备阶段的主要任务是为类的类变量开辟空间并赋默认值。
1、静态变量是基本类型（int、long、short、char、byte、boolean、float、double）的默认值为0
2、静态变量是引用类型的，默认值为null
3、静态常量默认值为声明时设定的值
例如：public static final int i = 3; 在准备阶段，i的值即为3
        解析： 该阶段的主要职责为将Class在常量池中的符号引用转变为直接引用。
        符号引用即字符串，说白了可以是一个字段名，或者一个方法名；直接引用即偏移量，说白了就是类的元信息位于内存的地址串，例如，一个类的方法为test()，则符号引用即为test，这个方法存在于内存中的地址假设为0x123456，则这个地址则为直接引用。

2.3 初始化

        该阶段主要是为类的类变量初始化值的，初始化有两种方式：
1、在声明类变量时，直接给变量赋值
2、在静态初始化块为类变量赋值

3. 类的加载时机(包括加载、连接、初始化)

1. 创建该类的实例
2. 调用该类的类方法
3. 访问类或接口的类变量，或为类变量赋值
4. 利用反射Class.forName(String name, boolean initialize,ClassLoader loader);
   当使用ClassLoader类的loadClass()方法来加载类时,该类只进行加载阶段，而不会经历初始化阶段，使用Class类的静态方法forName()，根据initialize来决定会不会初始化该类，不传该参数默认强制初始化
5. 初始化该类的子类
6. 运行main方法，main方法所在类会被加载

类加载顺序

1. 先加载并连接当前类
2. 父类没有被加载，则去加载、连接、初始化父类，依旧是先加载并连接，然后再判断有无父类，如此循环，所以JVM先将Object加载
3. 如果类中有初始化语句，包括声明时赋值与静态初始化块，则按顺序进行初始化

由此可以理解类的初始化顺序：先执行父类静态变量赋值、父类静态初始化块，再执行子类静态属性赋值、静态初始化块。

4. 总结

        在Java类加载这块，还有很多内容需要学习，例如类加载器有几种，加载机制有几种，类加载器加载.class的步骤等，这些内容都掌握了，我们才能在面试中脱颖而出。想要高薪，我们不仅要知其然，更要知其所以然
        我的思维导图（思维导图地址）还总结了有关GC垃圾回收的，以及类加载器相关的内容，感兴趣的可以看看
        这篇文章就到这里了，如有问题，欢迎各位大佬指正，切不可误人子弟。