JVM2

类加载机制

分为以下几个阶段

JVM2_第1张图片
类加载

1.加载

加载阶段是“类加载机制”中的一个阶段,这个阶段通常也被称作“装载”,主要完成:

1.通过“类全名”来获取定义此类的二进制字节流。

2.将字节流所代表的静态存储结构转换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。

加载阶段完成后,虚拟机外部的二进制字节流就按照虚拟机所需的格式存储在方法区之中,方法区中的数据存储格式有虚拟机实现自行定义,虚拟机并未规定此区域的具体数据结构。然后在java堆中实例化一个java.lang.Class类的对象,这个对象作为程序访问方法区中的这些类型数据的外部接口。

2.验证

验证是链接阶段的第一步,这一步主要的目的是确保class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求,并且不会危害虚拟机自身安全。

验证阶段主要包括四个检验过程:文件格式验证、元数据验证、字节码验证和符号引用验证。

3.准备

准备阶段是正式为类变量分配内存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。这个阶段中有两个容易产生混淆的知识点,首先是这时候进行内存分配的仅包括类变量(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。其次是这里所说的初始值“通常情况”下是数据类型的零值,假设一个类变量定义为:public static int value  = 12;那么变量value在准备阶段过后的初始值为0而不是12,因为这时候尚未开始执行任何java方法,而把value赋值为12的putstatic指令是程序被编译后,存放于类构造器方法之中,所以把value赋值为12的动作将在初始化阶段才会被执行。

上面所说的“通常情况”下初始值是零值,那相对于一些特殊的情况,如果类字段的字段属性表中存在ConstantValue属性,那在准备阶段变量value就会被初始化为ConstantValue属性所指定的值,建设上面类变量value定义为:

public static final int value = 123;

编译时javac将会为value生成ConstantValue属性,在准备阶段虚拟机就会根据ConstantValue的设置将value设置为123。

4.解析

解析阶段是虚拟机常量池内的符号引用替换为直接引用的过程。

符号引用:符号引用是一组符号来描述所引用的目标对象,符号可以是任何形式的字面量,只要使用时能无歧义地定位到目标即可。符号引用与虚拟机实现的内存布局无关,引用的目标对象并不一定已经加载到内存中。

直接引用:直接引用可以是直接指向目标对象的指针、相对偏移量或是一个能间接定位到目标的句柄。直接引用是与虚拟机内存布局实现相关的,同一个符号引用在不同虚拟机实例上翻译出来的直接引用一般不会相同,如果有了直接引用,那引用的目标必定已经在内存中存在。

虚拟机规范并没有规定解析阶段发生的具体时间,只要求了在执行anewarry、checkcast、getfield、instanceof、invokeinterface、invokespecial、invokestatic、invokevirtual、multianewarray、new、putfield和putstatic这13个用于操作符号引用的字节码指令之前,先对它们使用的符号引用进行解析,所以虚拟机实现会根据需要来判断,到底是在类被加载器加载时就对常量池中的符号引用进行解析,还是等到一个符号引用将要被使用前才去解析它。

解析的动作主要针对类或接口、字段、类方法、接口方法四类符号引用进行。分别对应编译后常量池内的CONSTANT_Class_Info、CONSTANT_Fieldref_Info、CONSTANT_Methodef_Info、CONSTANT_InterfaceMethoder_Info四种常量类型。

1.类、接口的解析

2.字段解析

3.类方法解析

4.接口方法解析

5.初始化

类的初始化阶段是类加载过程的最后一步,在准备阶段,类变量已赋过一次系统要求的初始值,而在初始化阶段,则是根据程序员通过程序制定的主观计划去初始化类变量和其他资源,或者可以从另外一个角度来表达:初始化阶段是执行类构造器()方法的过程。在以下四种情况下初始化过程会被触发执行: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、读取或设置一个类的静态字段(被final修饰、已在编译器把结果放入常量池的静态字段除外)的时候,以及调用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、则需要先出发其父类的初始化4.jvm启动时,用户指定一个执行的主类(包含main方法的那个类),虚拟机会先初始化这个类在上面准备阶段 public static int value  = 12;  在准备阶段完成后 value的值为0,而在初始化阶调用了类构造器()方法,这个阶段完成后value的值为12。

虚拟机会保证在子类()方法执行之前,父类的()方法已经执行完毕。因此在虚拟机中的第一个执行的()方法的类肯定是java.lang.Object。

接口中不能使用静态语句块,但接口与类不太能够的是,执行接口的方法不需要先执行父接口的方法。只有当父接口中定义的变量被使用时,父接口才会被初始化。另外,接口的实现类在初始化时也一样不会执行接口的()方法。

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