【深入理解java虚拟机】类加载机制

类加载过程

类从被加载到虚拟机内存中开始，到卸载为止，整个生命周期为：加载（Loading）、验证（Verification）、准备（Preparation）、解析（Resolution）、初始化（Initialization）、使用（Using）、卸载（Unloading）； 其中验证、准备、解析3个部分统称为连接。

类加载过程.png

加载

这是虚拟机类加载的第一个阶段，需要完成以下三件事情：

• 通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流。
• 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。
• 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。

针对于加载阶段的第一件事，并非只是从Class文件中获取二进制流，也可以从jar包、网络中获取（比较典型的应用是Applet）。

验证

验证是连接阶段的第一步，它的主要目的：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的自身安全。从整体上来讲，验证阶段会完成下面4个阶段的检验动作：

• 文件格式验证：验证字节流是否符合Class文件格式的规范，并且能被当前版本的虚拟机处理。
• 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。
• 字节码验证：主要是验证数据流和控制数据流分析；对类的方法体进行校验分析，保证被校验类的方法在运行时不会做出危害虚拟机的安全事件。
• 符号引用验证：这个阶段发生在虚拟机将符号引用转化为直接引用的时候，这个转换动作将在连接的第三个阶段（解析阶段中发生）。

准备

准备阶段是正是为类变量分配内存并设置类变量初始值的阶段，这时变量所使用的内存都将在方法区中分配。注意：这个时候的内存分配仅包括类变量（被static修饰的变量），而对于实例变量，将会在对象实例化时随着对象一起分配在Java堆中。

public static int value = 5;

上面定义了一个类变量value，在准备阶段过后value的初始值为0，因为这个时候尚未执行任何的Java方法，而把value赋值为5的动作将会在初始化阶段执行。

//如果是这样定义，在准备阶段value将被赋值为5
public static final int value = 5;

解析

解析阶段是虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程。虚拟机中并未规定解析阶段发生的具体时间。虚拟机实现会根据需要来判断是在类加载器加载时对常量池中的符号引用进行解析，还是等待一个符号引用将要被使用前才去解析，并且会对第一次解析的结果进行缓存。

• 符号引用：以一组符号来描述所引用的目标，符号可以是任何形式的字面量，只要使用时无歧义的定位到目标即可。这是引用的目标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的指针，相对偏移量或是一个能间接定位到目标的句柄。

初始化

类初始化阶段是类加载过程的最后一步。在这个阶段，才真正开始执行类中定义的Java程序代码（二进制字节流）。

类的初始化顺序：

• (父)类的静态属性、静态代码块
• (父)类的普通属性、普通代码块
• (父)类的构造方法

【参考书籍】深入理解Java虚拟机