JVM class加载机制

r囧r小猫 2022-07-13 12:45 214阅读 0赞

1．概述

Class文件由类装载器装载后，在JVM中将形成一份描述Class结构的元信息对象，通过该元信息对象可以获知Class的结构信息：如构造函数，属性和方法等，Java允许用户借由这个Class相关的元信息对象间接调用Class对象的功能。
    
      虚拟机把描述类的数据从class文件加载到内存，并对数据进行校验，转换解析和初始化，最终形成可以被虚拟机直接使用的Java类型，这就是虚拟机的类加载机制。

2．工作机制

类装载器就是寻找类的字节码文件，并构造出类在JVM内部表示的对象组件。在Java中，类装载器把一个类装入JVM中，要经过以下步骤：
    
     (1) 装载：查找和导入Class文件；
    
     (2) 链接：把类的二进制数据合并到JRE中；
    
        (a)校验：检查载入Class文件数据的正确性；
    
        (b)准备：给类的静态变量分配存储空间；
    
        (c)解析：将符号引用转成直接引用；
    
     (3) 初始化：对类的静态变量，静态代码块执行初始化操作
    
      Java程序可以动态扩展是由运行期动态加载和动态链接实现的；比如：如果编写一个使用接口的应用程序，可以等到运行时再指定其实际的实现(多态)，解析过程有时候还可以在初始化之后执行；比如：动态绑定(多态)；
    
      【**类初始化**】 
    
      (1) 遇到new、getstatic、putstatic或invokestatic这4条字节码指令时，如果类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。生成这4条指令的最常见的Java代码场景是：使用new关键字实例化对象的时候，读取或设置一个类的静态字段（被final修饰、已在编译期把结果放入常量池的静态字段除外）的时候，以及调用一个类的静态方法的时候。
    
      (2) 使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用的时候，如果类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。
    
      (3) 当初始化一个类的时候，如果发现其父类还没有进行过初始化，则需要先触发其父类的初始化。
    
      (4)当虚拟机启动时，用户需要指定一个要执行的主类（包含main()方法的那个类），虚拟机会先初始化这个主类。

只有上述四种情况会触发初始化，也称为对一个类进行主动引用，除此以外，所有其他方式都不会触发初始化，称为被动引用

【**装载**】
    
    在装载阶段，虚拟机需要完成以下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Java堆中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区这些数据的访问入口。
    
    虚拟机规范中并没有准确说明二进制字节流应该从哪里获取以及怎样获取,这里可以通过定义自己的类加载器去控制字节流的获取方式。
    
    【**验证**】
    
    虚拟机如果不检查输入的字节流，对其完全信任的话，很可能会因为载入了有害的字节流而导致系统奔溃。
    
    【**准备**】
    
    准备阶段是正式为类变量分配并设置类变量初始值的阶段，这些内存都将在方法区中进行分配,需要说明的是：

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,实例变量将会在对象实例化时随着对象一起分配在Java堆中;这里所说的初始值“通常情况”是数据类型的零值，假如:

public static int value = 123;