Java 的类加载过程

类的加载过程介绍

1. 介绍

   • 类的加载指的是将类的 .class 文件中的二进制数据读入到 JVM 内存中，将其放在运行时数据区的 方法区 内，然后在 堆区 创建一个 java.lang.Class 对象，用来封装类在方法区内的数据结构。类的加载的最终是位于堆区中的 Class 对象，Class 对象封装了类在方法区内的数据结构，并且提供了访问方法区内的数据结构的接口。

   • 类的加载过程分为 3 个步骤：加载；连接（验证、准备、解析）；初始化，一般情况下 JVM 会连续完成 3 个步骤，有时也会只完成前两步。

   • 如图

     类加载过程.jpg

2. 类加载器介绍

   • 类加载介绍

   • 系统可能在第一次使用某一个类时，加载该类，但也可能采用 预先加载机制 来加载该类，不管怎样类的加载必须由 类加载器 来完成。通常类加载器是由 JVM 提供。

   • 类的加载必须由类加载器完成，通常情况下类加载器由 JVM 提供，但也可以通过自定义。

     1. JVM 提供的类加载器被称之为 系统类加载器

     2. 开发者还可以通过继承 ClassLoader 接口来创建 自定义类加载器

   • 通过不同的类加载器，可以从不同的 "来源" 加载类的 .class 文件（二进制文件）

     1. 从本地系统中直接读取 .class 文件，大部分的加载方式。

     2. 从 ZIP、JAR 等归档文件中加载 .class 文件，很常见。

     3. 从网络下载 .class 文件数据。

     4. 从专有数据库中读取 .class 文件

     5. 将 Java 的源文件数据，上传到服务器中，进行动态编译产生 .class 文件，并加以执行。

   • 但是不管 .class 文件数据来源何处，加载的结果都是相同的

     1. 将字节码文件数据加载到 JVM 内存中，将其放在运行时数据区的 方法区 内，然后在 堆区 创建一个 java.lang.Class 对象，用来封装类在方法区内的数据结构。类的加载的最终是位于堆区中的 Class 对象，Class 对象封装了类在方法区内的数据结构，并且提供了访问方法区内的数据结构的接口。

加载

1. 作用

   • 通过一个类的全限定名来获取其定义的字节码（二进制字节流），将字节码文件加载到 JVM 内存中，此过程由类加载器完成（可控）

2. 特点

   • 加载阶段是可控性最强的阶段，既可以使用系统提供的类加载器来完成加载，也可以自定义自己的类加载器来完成加载。

连接

1. 验证

   • 校验 .class 文件是否合法，遵循 .class 文件格式 参考地址

2. 准备

   • 为类变量（static 修饰的变量）在 JVM 方法区中分配内存，并进行 默认初始化

     1. int 默认初始化为 0

     2. 引用默认初始化为 null

     3. 等等

   • 静态常量（static final） ，有所不同，直接在 JVM 方法去中 显示初始化

3. 解析

   • JVM 将常量池的符号引用。替换为直接（地址）引用

4. 特点

   • 此时在堆区中已经创建一个 java.lang.Class 对象，指向方法区中的数据

初始化

1. 作用

   • 主要是对类静态的类变量进行 显示初始化 参考地址

     1. init 对非静态变量解析初始化

     2. clinit 是 java.lang.class 类构造器对静态变量，静态代码块进行初始化

   • 类构造器方法（clinit）由编译器收集类中所有类变量的 显示赋值和静态代码块中的语句合并产生

2. 特点

   • 当初始化某个类时，如果其父类没有初始化，则先触发父类的初始化动作

   • JVM 保证一个类的初始化，在多线中中正确加锁和同步

何时会或者不会触发类初始化动作呢？

1. 介绍

   • 上面已经介绍，类的加载过程分为 3 步，大部分 3 步按顺序完成，有时也会只完成前两步

2. 如何区分会不会触发类的初始化

   • 如表

     会触发类的初始化	不会触发类的初始化
     当虚拟机启动时，先初始化 main() 方法所在的类	引用静态常量不会触发此类的初始化
     一次 new 一个类的对象（在 JVM 中一个类的 Class 对象只有一个）	当访问一个静态域时，只有真正声明该域的类才会被初始化（子类继承父类的静态变量，在子类使用该静态变量时，只有父类会初始化，子类不会初始化）
     调用该类的静态变量（static final 除外，因为其在连接时已经显示初始化完成）和静态方法	通过数组定义类引用时，不会触发类初始化（A[] as = new A[2] A 是类，此时不会初始化 A类）
     当初始化某个类时，其父类没有被初始化时，则会先初始化其父类

参考地址

java类的加载机制

java类的加载过程

深入探讨 Java 类加载器