JVM的类加载

Posted 2021-01-27 zzq6032010

一、基本类加载机制介绍

       大体引用一下《深入理解Java虚拟机》一书中对类加载的定义：虚拟机将描述类的二进制字节流(即Class文件)加载到内存中，并对其进行验证、准备、解析、初始化，最终

生成可以直接被虚拟机使用的Java类型(即已经校验合格且有clinit执行完clinit方法的Class对象)，这就是JVM的类加载机制。

        一个好的定义，就应该是这样准确而简练的。下面先罗列一下类的生命周期：

        加载  ->  验证  ->  准备 ->  解析  ->  初始化  ->  使用  -> 卸载

        其中加载、验证、准备、初始化、卸载一定会严格按照上面的顺序进行。既然知道了类加载的大体流程，那么问题来了，什么时候会触发类的加载呢？

        虚拟机规范中并未作出明确的要求，但是会要求有且仅有下面五种情况发生的时候，会触发类的初始化(言外之意就是初始化之前的动作必须在此之前完成)，这五种情况分别为：

1、遇到new、getStatic、putStatic、invokeStatic字节码指令时；

2、通过java.lang.reflect包对类进行反射调用的时候；

3、初始化子类时，如果父类没初始化，则先初始化父类(接口除外，接口初始化规则是调用哪个接口初始化哪个，不看继承关系)；

4、虚拟机启动时，会自动初始化带有main方法的类；

5、使用动态语言支持时，如果一个MethodHandle实例最后的解析结果是REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic的方法句柄且对应的类未初始化时(恕BZ学识浅薄，目前还没

理解这种情况对应实际代码中的哪种情形，只能先放放，好在这东西一般也遇不到 (><) )。

    额外需要说明两点，这两点也经常在那种仿佛是考脑筋急转弯的编程题中遇到：一是在new一个引用类数组时不会触发这个类的初始化；二是对于常量的引用不会触发类初始化(static final)。

尤其是第二点要特别说明一下，如果A类中有一个常量叫VALUE，B类中引用了这个常量，那么在编译的时候，编译器会把这个VALUE直接放入B类的运行时常量池中供其后续使用，就是说在

编译之后，A类与B类已经没有任何交互了，所以也就不会触发初始化了。

 

二、类加载的各个过程简介

 1、加载

      类加载的第一个阶段叫加载，主要做的是三步：

1)、通过类的全限定名定位到对应的class文件；

2)、将二进制字节文件转化为方法区中的运行时数据；

3)、在内存中生成一个Class对象，作为方法区中访问运行时数据(即访问2)中数据)的入口。

此阶段自由度较高，我们可以自定义一个类加载器，加载class文件

2、验证

      验证主要包括四部分：文件格式校验、源数据校验(包括语义校验)、字节码校验、字符引用校验

3、准备

      在此阶段，虚拟机会为类变量(即static修饰的成员变量)分配内存并赋初始的默认值。例如一个类变量private static int a = 2，在此阶段中，会给赋初值，即a=0。实际的2这个值是在

初始化阶段赋予。而如果是static final类型的变量，在此阶段会直接赋终值。

4、解析

      将要加载的那个类的运行时常量池内的符号引用替换为直接引用

5、初始化

      初始化的过程就是执行类构造器<clinit>()方法的过程。此方法是在编译阶段由编译器收集类中的静态变量赋值动作、静态方法、静态块的语句合并而成的。

虚拟机会保证执行<clinit>()方法前会先执行父类的<clinit>方法，同样如果是接口则不用先执行父类的类构造器。

 

三、类加载器

    Java中一共定义了三种类加载器：启动类加载器  <--   扩展类加载器   <--  应用程序类加载器，继承关系如箭头所示，而我们自定的类加载器，都是以应用程序类加载器为父类。

    类加载器很重要，因为JVM中定义两个类是不是同一个类，只用两个判断条件：一个是类的全限定名是否相同，另一个是加载这个类的类加载器是否相同。如果类加载器不同，

即使类的全限定名一样，虚拟机一样会判定这是两个不同的类。

    Java中的类加载器加载类，采用双亲委派模型，即类加载器C要加载类A时，会先让父加载器去加载，一直往上传递，除非父类加载器中搜不到这个类，才会让子类去加载，并且

每个类只能被加载一次。这样做的好处就是可以限定核心类不会被替换篡改。比如一种常见的面试题，如果你重新编写了一个路径为java.lang.String的类，能否调用到这个自定的类

中的方法？在这里很明显答案是不会，因为JVM中已经加载了那个系统的java.lang.String类，当用应用程序类加载器加载我们自定义的String类时，由于双亲委派模型的存在，加载

任务会被委派给父类，一直往上传递，最后到启动类加载器那里，然后发现已经加载过一次这个全路径名的类了，不能重复加载，所以自定义的String类就无法被加载调用了。(有没

有发现这个剧情跟真假美猴王很相似，一直传递到佛祖那，才辨别出了真假 。。。)

      类加载就暂时到这里，书中还提到一些双亲委派模型被破坏的场景，由于了解的不够透彻，就先不乱发言了。学习之路，还是要坚持死磕啊，加油！