深入理解 Java 虚拟机读书笔记6

虚拟机将 Class 文件加载到内存，并做一系列操作（校验，解析，初始化）后最终生成 Java 类型，就是虚拟机的类加载机制。

「类加载」会经过「加载」「验证」「准备」「解析」「初始化」「使用」「卸载」7 个过程。其中顺序固定不可更改的是「加载」「验证」「准备」「初始化」「卸载」这 5 个步骤，「验证」「准备」「解析」过程可认为是「连接阶段」。

对于何时触发「加载」过程，没有明确规定，但以下 5 种情况会触发「初始化」过程，而在「初始化」之前的过程必然会要先执行。

• 遇到 new, getstatic, putstatic, invokestatic 指令。具体代码场景有 通过 new 创建对象，调用或赋值类的静态变量，调用类的静态方法。
  注意：对于静态变量，只有定义它的类会被初始化，其子类间接引用不会初始化子类。对于 final 修饰的变量，引用类的常量也不会初始化类。
• 通过 java.lang.reflect 包的方法对类进行反射调用。
• 当初始化一个类，但其父类还没初始化时。
  注意：接口初始化时，不要求其父类要先初始化。
• 用户指定一个主类（包含 main() 方法）。对这个的理解我认为是应用的启动入口类，例如 Android 应用的 Application，启动页 这种。
• 当使用 JDK 1.7 ，如果一个 java.lang.invoke.MethodHandle 实例最后的解析结果是 REF_getStatic, REF_putStatic, REF_invokeStatic 的方法句柄。这条没理解~

加载

主要做的事情就是将类的二进制字节流转为内存中代表该类的 java.lang.Class 对象，即：

• 通过类的全限定名来获取定义该类的二进制字节流。
  完成这个过程的代码模块叫「类加载器」，但类加载器也不仅仅干这事。对一个类来说，要想在虚拟机中唯一确定，需要类加载器和这个类本身一同确定。
  从 Java 虚拟机角度看，类加载器分为两种：启动类加载器，其他类加载器（扩展类加载器，应用程序类加载器）。应用程序类加载器是应用程序默认的类加载器。
  在类加载器的实现上，通常会采用「双亲委派模型」，即类的加载首先会委派给父类进行（自定义类加载器 -> 应用程序类加载器 -> 扩展类加载器 -> 启动类加载器），如果父类反馈无法加载，那么子类会自己加载。
  这种模型加载的类先天带着优先级的层次关系，同时也是确保类的唯一性的关键。
  不过由于双亲委派模型出来的较晚，同时也有些设计不合理的地方，导致实现上会破坏模型结构，此外，热部署方案也导致了双亲委派模型被破坏。
• 将这个字节流所代表的静态存储结构转为方法区的运行时数据结构。
• 在内存中生产一个代表该类的 java.lang.Class 对象，作为在方法区访问该类各种数据的入口。所以特殊的地方在于 Class 对象是在方法区的。

验证

验证是为了保证 class 文件内容符合规范，不会造成虚拟机危害。验证过程分为四步：

• 文件格式验证。检查文件内容格式是否符合，具体文件内容格式可见 深入理解 Java 虚拟机读书笔记5
• 元数据验证。对文件内容进行语义分析，确保符合规范。
• 字节码验证。在语义分析的基础上，再对数据流和控制流进行分析，确保符合逻辑。
• 符号引用验证。这一步将发生在「解析」过程中的引用转化中。

准备

主要就是为类变量分配内存并进行默认值初始化。其分配的内存在方法区，并且仅初始化值为默认值，而并非代码中指定的赋值。

初始化

初始化过程是执行类构造器 < clinit >() 方法的过程，< clinit >() 是所有类变量赋值和静态语句块的集合，注意：静态语句块中只能访问到定义在静态语句块之前的变量，但赋值可以。< clinit > 不需要显示调用，虚拟机会保证调用；并且在子类执行 < clinit > 时，父类的 < clinit > 会优先执行。对于接口来说，类似于接口加载过程，子接口执行 < clinit > 时并不会触发父接口 < clinit > 的执行。