JVM类加载机制
一、概述
JVM类加载机制分为五个部分:加载、验证、准备、解析、初始化。
1.1、加载
加载是类加载过程中的一个阶段,这个阶段会在内存中生成一个代表这个类的对象,作为方法区这个类的各种数据的入口。注意这里不一定非要从一个Class文件获取,这里既可以从ZIP包中读取,也可以在运行时计算生成(动态代理)也可以由其他文件生成(比如JSP文件转换成对应的Class类)
1.2、验证
这一阶段主要是为了确保Class文件的字节流中包含的信息是符合当前虚拟机的要求,并且不会危害虚拟机自身的安全
1.3、准备
准备阶段是正式为类变量分配内存并设置类变量的初始值阶段,即在方法区中分配这些变量所使用的内存空间。比如一个类变量定义为:
public static int v=8080;
实际上变量V在准备阶段过后的初始值为0而不是8080,将V赋值为8080的put static指令是程序被编译后,存放于类构造器<client>方法之中
但是注意如果声明为:
public static final int v=8080;
在编译阶段会为V生成ConstantValue属性,在准备阶段虚拟机会根据ConstantValue属性将V赋值为8080;
1.4、解析
解析阶段是指虚拟机将常量池中的符号引用替换为直接引用的过程。符号引用就是class文件中的:
1. CONSTANT_Class_info
2. CONSTANT_Field_info
3. CONSTANT_Method_info
等类型的常量。
1.4.1、符号引用
符号引用与虚拟机实现的布局无关,引用的目标并不一定要已经加载到内存中。各种虚拟机实现的内存布局可以各不相同,但是它们能接受的符号引用必须是一致的,因为符号引用的字面量形式明确定义在java虚拟机规范的class文件格式中。
1.4.2、直接引用
直接引用可以是指向目标的指针,相对偏移量或是一个能间接定位到目标中的句柄。如果有直接引用,那引用的目标必定已经在内存中存在。
1.5、初始化
初始化阶段是类加载的最后一个阶段,前面的类加载阶段之后,除了在加载阶段可以自定义类加载器以外,其他操作都由JVM主导。到了初始阶段,才开始真正执行类中定义的java程序代码。
1.6、类构造器<client>
初始化阶段是执行类构造器<client>方法的过程。
<client>方法是由编译器自动收集类中的类变
量的赋值操作和静态语句块中的语句合并而成的。虚拟机会保证子<client>方法执行之前,父类的<client>方法已经执行完毕,如果一个类中没有对静态变量赋值也没有静态语句块,那么编译器可以不为这个类生成<client>()方法。
注意以下几种情况不会执行类初始化:
1. 通过子类引用父类的静态字段,只会触发父类的初始化,而不会触发子类的初始化。
2. 定义对象数组,不会触发该类的初始化。
3. 常量在编译期间会存入调用类的常量池中,本质上并没有直接引用定义常量的类,不会触
发定义常量所在的类。
4. 通过类名获取 Class 对象,不会触发类的初始化。
5. 通过 Class.forName 加载指定类时,如果指定参数 initialize 为 false 时,也不会触发类初
始化,其实这个参数是告诉虚拟机,是否要对类进行初始化。
6. 通过 ClassLoader 默认的 loadClass 方法,也不会触发初始化动作。
1.7、 类加载器
虚拟机设计团队把加载动作放到 JVM 外部实现,以便让应用程序决定如何获取所需的类,JVM 提
供了 3 种类加载器:
1.7.1. 启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)
1. 负责加载 JAVA_HOMElib 目录中的,或通过-Xbootclasspath 参数指定路径中的,且被
虚拟机认可(按文件名识别,如 rt.jar)的类。
1.7.2. 扩展类加载器(Extension ClassLoader)
2. 负责加载 JAVA_HOMElibext 目录中的,或通过 java.ext.dirs 系统变量指定路径中的类
库。
1.7.3. 应用程序类加载器(Application ClassLoader):
3. 负责加载用户路径(classpath)上的类库。
JVM 通过双亲委派模型进行类的加载,当然我们也可以通过继承 java.lang.ClassLoader
实现自定义的类加载器。
1.8. 双亲委派
当一个类收到了类加载请求,他首先不会尝试自己去加载这个类,而是把这个请求委派给父
类去完成,每一个层次类加载器都是如此,因此所有的加载请求都应该传送到启动类加载其中,
只有当父类加载器反馈自己无法完成这个请求的时候(在它的加载路径下没有找到所需加载的
Class),子类加载器才会尝试自己去加载。
采用双亲委派的一个好处是比如加载位于 rt.jar 包中的类 java.lang.Object,不管是哪个加载
器加载这个类,最终都是委托给顶层的启动类加载器进行加载,这样就保证了使用不同的类加载
器最终得到的都是同样一个 Object 对象。