JVM类加载机制---类加载的过程

Posted 2020-08-30 hunter_Cecil

一、类加载的时机
　　类从被加载到虚拟机内存中开始，到卸载出内存为止，它的整个生命周期包括：加载、验证、准备、解析、初始化、使用、卸载 7个阶段，其中验证、准备、解析 3个部分统称为 连接。

 二、具体步骤解析

1、加载
　　加载阶段，虚拟机要完成以下3件事情：
　　1）通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流；
　　2）将这个字节流所代表的静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构；
　　3）在内存中生成一个代表这个类的java.lang.class对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口。

　　相对于类加载过程的其他阶段，一个非数组类的加载阶段是开发人员可控性最强的，因为加载阶段既可以使用系统提供的引导类加载器来完成，也可以由用户自定义的类加载器去完成，开发人员可以通过重写一个类加载器的loadClass()方法来实现。
　　对于数组类而言，情况有所不同，数组类本身不通过类加载器创建，它是由java虚拟机直接创建，但最终还是要靠类加载器去创建，数组类的创建遵循以下规则：
　　1）如数组的组件类型是引用类型，就递归采用加载过程去加载这个组件类型；
　　2）如数组的组件类型不是引用类型，java虚拟机将会把数组标记为与引导类加载器关联；
　　3）数组类的可见性与它的组件的可见性一致，如果组件类型不是引用类型，那么数组类可见性默认为public

2、验证
　　这一阶段的目的是为了确保Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的需求，并且不会危害到虚拟机自身的安全。验证大致会完成下面4个阶段的校验动作：
　　1）文件格式验证：
　　　　这阶段的验证是基于二进制字节流进行的，只有通过了这个阶段的验证后，字节流才会进入内存的方法区中进行存储，所以后面3个验证阶段都是基于方法区的存储结构进行的，不会再直接操作字节流。
　　2）元数据验证：
　　　　对字节码描述的信息进行语义分析，以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、符合逻辑的。在第二阶段对元数据信息中的数据类型做完校验后，这个阶段将对类的方法体进行校验，保证被校验类的方法在运行时不会做出危害虚拟机安全的事件。
　　4）符号引用验证：
　　　　发生在虚拟机将符号引用转化为直接引用的时候，这个动作将在连接的第三阶段---解析阶段中发生。该过程可以看做是对类自身以外（常量池中的各种符号引用）的信息进行匹配性校验，目的是确保解析动作能正常执行。

3、准备
　　此阶段正式为类变量分配内存并设置类变量的初始值，这些变量所使用的内存都将在方法区中进行分配（注：这时候进行内存分配的仅包括类变量（被static修饰的变量）），而不包括实例变量，实例变量将在对象实例化时随着对象一起分配在Java堆中。

4、解析
　　此阶段是虚拟机将常量池中的符号引用替换为直接引用。
　　1）类或接口的解析
　　2) 字段解析
　　3）类方法解析
　　4）接口方法解析：因接口中所有方法默认都是public的，所以不存在访问权限的问题，因此接口方法的符号解析不会抛出java.lang.IllegalAccessError异常。

5、初始化（执行类构造器<clinit>()方法的过程）
　　<clinit>()方法是由编译器自动收集类中所有类变量的赋值动作和静态语句块中的语句合并产生的，编译器收集的顺序是由语句在源文件中出现的顺序所决定的，静态语句块中只能访问到定义在静态语句块之前的变量，在前面的静态语句块可以赋值，但是不能访问。
　　<clinit>()方法与类的构造函数不同，它不需要显示的调用父类构造器，虚拟机会保证在子类的<clinit>()方法执行前，父类的<clinit>()方法已经执行完毕。
　　<clinit>()方法对于类或者接口来说不是必须的，虚拟机会保证一个类的<clinit>()方法在多线程环境中被正确的加锁、同步。