JVM之java类的加载机制简介说明

书欣 Java教程 2022-08-04 22:27:55 388 1
下文笔者讲述jvm之类加载机制简介说明,如下所示

类的加载简介

类加载定义
类的加载:
  将类.class文件中
  二进制数据读入到内存中
  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 

类的加载主要加载堆中Class对象
 Class对象封装了类在方法区内的数据结构
 并且向Java程序员提供了访问方法区内的数据结构的接口 
类加载器报错的场景
类加载器:
   可提前加载类,JVM允许提前对类进行预加载
   如果此时出现.class文件丢失,则会产生相应的错误信息(此信息会在第一次使用该类时,爆出相应的错误信息)
   

加载.class文件的方式

本地:
   从本地系统中直接加载
远程:
   通过网络下载.class文件
压缩包:
   从zip,jar等归档文件中加载.class文件
数据库:
   从专有数据库中提取.class文件
动态生成:
   将Java源文件动态编译为.class文件

类的生命周期简介说明

类加载的过程包括
   加载、验证、准备、解析、初始化五个阶段

注意事项:
   加载、验证、准备和初始化这四个阶段发生的顺序执行
   解析则可能会发生在初始化阶段之后
加载
查找并加载类的二进制数据
JVM加载类主要进行三个阶段:
   1.根据类的全限定名获取其二进制字节流
   2.将字节流代表的静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构
   3.在java堆中生成一个此类的Class对象,作为方法区访问这些数据的入口
注意事项:
   当加载阶段完成后,虚拟机外部的二进制字节流按照JVM所要求的格式存储在方法区中
   同时Java堆中也创建了一个java.lang.Class类对象
  

验证

确保被加载的类的正确性
验证:
  连接阶段的第一步
  这一阶段的目的
  为了确保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自身的安全
    
验证阶段会完成4个阶段的操作:
文件格式验证:
    验证字节流是否符合Class文件格式的规范
	 例:是否以0xCAFEBABE开头、主次版本号是否在当前虚拟机的处理范围之内、常量池中的常量是否有不被支持的类型。
元数据验证:
    对字节码描述的信息进行语义分析(注意:对比javac编译阶段的语义分析)
	 以保证其描述的信息符合Java语言规范的要求
	  例:这个类是否有父类,除了java.lang.Object之外。
字节码验证:
    通过数据流和控制流分析,确定程序语义是合法的、符合逻辑的。
符号引用验证:
    确保解析动作能正确执行。
验证阶段是非常重要的
     但不是必须的
     它对程序运行期没有影响
    如果所引用的类经过反复验证
     那么可以考虑采用-Xverifynone参数来关闭大部分的类验证措施,以缩短虚拟机类加载的时间。

准备

为类的静态变量分配内存
  并将其初始化为默认值

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
   这些内存都将在方法区中分配。对于该阶段有以下几点需要注意:
   1.这时候进行内存分配的仅包括类变量(static)
      而不包括实例变量
      实例变量会在对象实例化时随着对象一块分配在Java堆中。
   2.这里所设置的初始值通常情况下是
       数据类型默认的零值(如0、0L、null、false等)
	    而不是被在Java代码中被显式地赋予的值
例:
类变量的定义
  public static int value = 8;

变量value在准备阶段过后的初始值为0
  而不是8
因为这时候尚未开始执行任何Java方法
  而把value赋值为8的putstatic指令是在程序编译后
  存放于类构造器()方法之中
  所以把value赋值为8的动作将在初始化阶段才会执行
注意事项:
    对基本数据类型
    对于类变量(static)和全局变量
   如果不显式地对其赋值而直接使用,则系统会为其赋予默认的零值,而对于局部变量来说,在使用前必须显式地为其赋值,否则编译时不通过。

  对于同时被static和final修饰的常量
   必须在声明的时候就为其显式地赋值,否则编译时不通过;
  只被final修饰的常量则既可以在声明时显式地为其赋值
   也可以在类初始化时显式地为其赋值,总之,在使用前必须为其显式地赋值,系统不会为其赋予默认零值。
对于引用数据类型reference来说
   如数组引用、对象引用等,如果没有对其进行显式地赋值而直接使用,系统都会为其赋予默认的零值,即null。

如果在数组初始化时没有对数组中的各元素赋值,那么其中的元素将根据对应的数据类型而被赋予默认的零值。

  如果类字段的字段属性表中存在ConstantValue属性
    即同时被final和static修饰
   那么在准备阶段变量value就会被初始化为ConstValue属性所指定的值。

 上面的类变量value被定义为: public static final int value = 8;
  编译时Javac将会为value生成ConstantValue属性
   在准备阶段虚拟机就会根据ConstantValue的设置将value赋值为8

解析

把类中的符号引用转换为直接引用
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
  解析动作主要针对类或接口、字段、类方法、接口方法、方法类型、方法句柄和调用点限定符7类符号引用进行
  符号引用就是一组符号来描述目标,可以是任何字面量 
直接引用就是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 

初始化

初始化
   为类的静态变量赋予正确的初始值
  JVM负责对类进行初始化
  主要对类变量进行初始化
 
 在Java中对类变量进行初始值设定有两种方式:
   声明类变量是指定初始值
   使用静态代码块为类变量指定初始值
JVM初始化步骤
如果这个类还没有被加载和连接,则程序先加载并连接该类
如果该类的直接父类还没有被初始化,则先初始化其直接父类
如果类中有初始化语句,则系统依次执行这些初始化语句
 
何时会导致类初始化:
   只有当对类的主动使用的时候才会导致类的初始化

类的主动使用包括以下六种:
  创建类的实例,也就是new的方式
  访问某个类或接口的静态变量,或对该静态变量赋值
  调用类的静态方法
  反射(如Class.forName(“com.java265.Test”))
  初始化某个类的子类
   则其父类也会被初始化
  Java虚拟机启动时被标明为启动类的类(Java Test)
   直接使用java.exe命令来运行某个主类

结束生命周期

当出现以下情况时,JVM将结束生命周期 
   1.执行System.exit()方法
   2.程序正常执行结束
   3.程序在执行过程中遇到异常或错误而异常终止
   4.操作系统出现错误而导致Java虚拟机进程终止
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