JVM-类的加载的机制和流程

Posted 2021-04-17 it江湖之旅

前言

昨天咱们把类的字节码读了一下，那么拿到字节码，咱们的jvm是如何去加载它的呢？这个是今天咱们主要分享的内容。

1.什么是类的加载机制以及他要做哪几件事情

  JVM把class文件加载到内存里面，并对数据进行校验、准备、解析和初始化，最终能够被形成被JVM可以直接使用的Java类型的过程。

1：加载：查找并加载类文件的二进制数据
2：连接：就是将已经读入内存的类的二进制数据合并到JVM运行时环境中去
（1）验证：确保被加载类的正确性,符合JVM规范与安全【主要是验证类的字节码的结构，这个咱们上一篇的文章已经提到了】
（2）准备：为类的 静态变量 分配内存，并初始化它们,例如static int a=3，在此阶段会a被初始化为0
（3）解析：把常量池中的符号引用转换成直接引用
3：初始化：为类的静态变量赋初始值 【这一步才是真正的进行赋值操作】

看一段代码咱们加深一下理解（大家可以根据类的加载过程想想代码的执行结果）：[提示：代码看起来不方便，可以在最下面点击阅读原文哈]

public class ClassLoadTest {        /*随着类的加载，验证通过后，进行准备动作，就是分配内存          第3步在进行初始化给变量赋值，这个时候要new 对象了，那么new对象          一定会调用构造方法，于是a++,a变成1，b变成1        */
	private static ClassLoadTest clt = new ClassLoadTest();        /*上面的步骤a为1了，但是这一步又将0赋值给了a        */
	private static int a=0;//准备动作初始化为0
        //b没有赋值，延用之前的值就可以了
	private static int b;//准备动作初始化为0
	private ClassLoadTest(){
		a++;
		b++;
	}	
        public static ClassLoadTest getInstance(){		
               return clt;
	}	
        public static void main(String[] args) {
		ClassLoadTest.getInstance();
		System.out.println("a="+a+","+"b="+b);
	}
}

 

其实类的加载主要完成了3件事情：

1：通过类的全限定名来获取该类的二进制字节流
2：把二进制字节流转化为方法区的运行时数据结构
3：在堆上创建一个java.lang.Class对象，用来封装类在方法区内的数据结构。
类加载的最终产物就是在堆中的class对象；Class对象封装了类在方法区内的数据结构，并向外提供了访问方法区内数据结构的接口

2.类的加载流程和加载时机

 类的加载时机

    当应用程序启动的时候，所有的类会被一次性加载吗？估计你早已知道答案，当然不能，因为如果一次性加载，内存资源有限，可能会影响应用程序的正常运行。那类什么时候被加载呢？例如，A a=new A()，一个类真正被加载的时机是在创建对象的时候，才会去执行以上过程，加载类。当我们测试的时候，最先加载拥有main方法的主线程所在类。

  类的初始化时机

主动引用(发生类初始化过程)
    new一个对象。
    调用类的静态成员(除了final常量)和静态方法。
    通过反射对类进行调用。
    虚拟机启动，main方法所在类被提前初始化。
    初始化一个类，如果其父类没有初始化，则先初始化父类。
被动引用(不会发生类的初始化)
    当访问一个静态变量时，只有真正声明这个变量的类才会初始化。
      (子类调用父类的静态变量，只有父类初始化，子类不初始化)。
    通过数组定义类引用，不会触发此类的初始化。                 final变量不会触发此类的初始化,因为在编译阶段就存储在常量池中。

再来看一段代码加深一下映像：

[提示：代码看起来不方便，可以在最下面点击阅读原文哈]

public class ClassLoaderProduce {    
        static int d=3;    
        static{
          System.out.println("我是ClassLoaderProduce类");
         }    
        public static void main(String [] args){            int b=0;
        String c="hello";
        SimpleClass simpleClass=new SimpleClass();
        simpleClass.run();
    }
}
   class SimpleClass{    
       static int  a=3;    
       static{
        a=100;
        System.out.println(a);
     }    
       public SimpleClass(){
        System.out.println("对类进行加载！");
     }    
       public void run(){
        System.out.println("我要跑跑跑！");
     }
}

步骤一：因为main方法启动，所以装载ClassLoaderProduce类，在方法区生成动态数据结构(静态变量、静态方法、常量池、类代码)，并且在堆中生成java.lang.Class对象；然后进行链接

步骤二：初始化：把static{}与静态变量合并存放在类构造器当中，对静态变量赋值。 1-5行执行完毕。

3.JVM的类加载器

jvm为了保证代码的安全性，有自己的一套类加载器，来保证类的加载，其实也是大家比较熟悉的类加载机制的双亲委派模型。