【理解HotSpot虚拟机】类的加载机制

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1 概述

虚拟机规范规定，一个定义的类（class文件）被虚拟机加载到内存中，经过了3个过程：

• 加载（Loading）
• 连接（Linking）
  
  • 验证（Verification）
  • 准备（Preparation）
  • 解析（Resolution）
• 初始化（Initialization）

之后这个类就能被使用了：

• 实例化（Instantiation）

下面以下面的类来说明类的加载机制：

public class ClassDemo {

    public static int a = 1;

    static {
        System.out.println("initialized");
    }

    public int b = 2;

    public ClassDemo() {
        System.out.println("constructed");
    }
}

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2 加载

1. 根据一个类的全限定名，找到class文件，形成class文件二进制数据流
2. 初步校验，如class文件的魔数、主次版本号、访问标识等
3. 解析该二进制数据流为instanceKlass对象，保存在方法区内
4. 创建一个该类型的java.lang.Class实例，保存在堆中

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3 连接

3.1 验证

验证是连接的第一步，大体上验证可以分为4个阶段：

1. 文件格式验证（已经在上一步骤：加载中实现）
2. 元数据验证
3. 字节码验证
4. 符号引用验证

详细的具体内容可以参考《虚拟机规范》和《深入理解Java虚拟机》。

这一步骤方法区和堆区中没有发生变化。

3.2 准备

准备阶段是为类变量（静态变量）分配内存，并将静态变量赋值默认初始值。而不是为实例变量。

默认初始值如下：

数据类型	默认初始值	数据类型	默认初始值
int	0	boolean	false
long	0L	float	0.0f
short	(short)0	double	0.0
char	‘\u0000’	reference	null
byte	(byte)0

3.3 解析

解析是虚拟机将常量池内的符号引用替换成直接引用，直接引用可以是直接指向目标的指针、相对偏移量、一个能定位到目标的句柄。

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4 初始化

对类变量赋予指定的初始值，初始化阶段是执行类构造器()方法的过程，()方法由编译器按顺序收集

• 静态变量的赋值动作
• 静态语句块中的语句

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5 实例化

创建类的对象实例，实例化是在类的初始化之后，是在堆上创建一个类的对象。

类的初始化会从祖先类到子类、按出现顺序，对类变量的初始化语句、静态初始化语句块依次进行初始化。而对类实例的初始化也类似，会从祖先类到子类、按出现顺序，对类成员的初始化语句、实例初始化块、构造方法依次进行初始化。

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