《Java 虚拟机原理》3.1 类加载过程

一、类的生命周期

一个类的完整生命周期如下：

加载：加载 class 文件即字节码

连接：分配内存、初始化默认值、直接引用

初始化：new 等操作，初始化类

使用：用户使用

卸载：GC 垃圾回收

图1 类的生命周期

二、类加载过程

1.加载

步骤1：根据全类名获取二进制字节码流

步骤2：将字节码流中的静态数据结构转换为运行时的数据结构

步骤3：在内存中生成一个class的对象，作为方法区的数据入口

重点：双亲委派模型

说明：a.步骤1可以加载 ZIP、JAR 等格式的包。

           b.两个不同的类加载器，加载同一个类，内存中存在两个类。

           c.加载和连接的阶段是交叉进行的。

2.连接

2.1 验证

文件格式验证、元数据验证、字节码验证、符号引用验证

2.2 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

步骤1：static 类变量分配内存，而实例变量只在实例化的时候进行内存分配。

步骤2：初始化默认值，例如基本类型的默认值、null等。

2.3 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。

符号引用：使用一组符号来描述目标，可以是任何字面量。

直接引用：直接指向目标的指针、相对偏移量或一个间接定位到目标的句柄。

在程序实际运行时，只有符号引用是不够的，举个例子：在程序执行方法时，系统需要明确知道这个方法所在的位置。Java 虚拟机为每个类都准备了一张方法表来存放类中所有的方法。当需要调用一个类的方法的时候，只要知道这个方法在方发表中的偏移量就可以直接调用该方法了。

3.初始化

初始化是类加载的最后一步，也是真正执行类中定义的 Java 程序代码(字节码)，初始化阶段是执行类构造函数。

下面 5 种情况，可以执行类初始化：

情况1：new、getstatic、putstatic或invokestatic的直接码指令。

情况2：使用 java.lang.reflect 包的方法对类进行反射调用。

情况3：初始化子类，如果其父类没有初始化，就先初始化其父类。

情况4：虚拟机启动，调用 main 函数入口。

三、卸载

卸载类即该类的 Class 对象被 GC 垃圾回收。

卸载类需要满足 3 个要求：

条件1：该类的所有的实例对象都已被 GC，也就是说堆不存在该类的实例对象。

条件2：该类没有在其他任何地方被引用

条件3：该类的类加载器的实例已被 GC

说明：在JVM生命周期类，由jvm自带的类加载器加载的类是不会被卸载的，但是由我们自定义的类加载器加载的类是可能被卸载的。例如，jdk 自带的 BootstrapClassLoader、PlatformClassLoader、AppClassLoader 负责加载jdk提供的类，它们的实例是不会被回收的。但是用户自定义的类加载器实例是可以被回收的。