虚拟机类加载机制

• 类的生命周期包括：加载-->连接-->初始化-->使用-->卸载，其中连接包括，验证-->准备-->解析。
• 虚拟机把描述类的数据从Class文件中加载到内存，并对数据进行校验，转换，解析和初始化，最终形成可被虚拟机直接使用的Java类型。
• 在Java中，类的加载，连接，初始化都是在运行期间完成的，这种策略与C++等不同，但是这也实现了Java语言的运行期动态加载与动态连接的特点。
• 类加载的过程：
• • 加载
  • • 加载是类加载的一个阶段。在加载时需要 完成以下几件事情：
    • 1. 通过类的全限定名称获取此类的二进制字节流
      2. 将这个字节流所带表的静态存储结构转换为方法区的运行时数据结构
      3. 在内存中生成代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口
    • 二进制字节流可以从Class文件中获取，也可以从网络中或者其他文件中获取。
    • 在加载阶段完成后，虚拟机外部的二进制字节流就转换为方法区中的数据结构，然后再在内存中实例化一个java.lang.Class对象，作为程序访问方法区中这些数据类型的接口。
  • 验证
  • • 为了确保Class文件中的字节流所包含的信息是符合当前虚拟机的要求。
  • 准备
  • • 准备阶段是正式为类变量设置初始值的阶段。这些变量所用的内存都将在方法区中分配。
    • 此时仅分配类变量，不包括实例变量。实例变量会随着对象实例化一起在Java堆中分配。
    • 这里说的初始值是数据的零值，null/false/0等。
  • 解析
  • • 将常量池中的符号引用替换为直接引用。
  • 初始化
  • • 在这个阶段，才是对类变量进行赋值操作。按照程序的主观计划去初始化类变量及其他资源。
    • 初始化是执行类构造器<clinit>()方法的过程，<clinit>()方法是由编译器自动收集类中所有类变量的赋值动作与静态语句块（static{}）中的语句合并。
    • 类构造器<clinit>()方法与类的构造函数（实例构造器<init>()方法）不同，它不需要显示地调用父类构造器，虚拟机会保证在子类的<clinit>()方法执行之前，父类的<clinit>()方法已经执行完毕。因此虚拟机中第一个被执行的<clinit>()方法的类肯定是java.lang.Object。
    • 由于父类的<clinit>()方法先执行，因此父类中定义的静态语句块要优先于子类的静态语句块。
    • 对于类来说并不是必须的，如果类中没有类变量，也没有静态语句块，那么便不需要<clinit>()方法。
    • 如果多个线程同时初始化一个类，那么只有一个线程会执行<clinit>()方法，其他线程阻塞等待。

• 虚拟机规范中严格定义了有且只有5中情况必须立即对类进行初始化（加载，验证，准备需要在此之前完成）
  1. 遇到new,getstatic,putstatic或者invokestatic这4条字节码指令时，如果类没有进行初始化，则需要对它进行初始化。生成这4条字节码指令的Java代码是：使用new关键字实例化对象，读取或者设置一个类的静态字段（被final修饰，已经在编译期就把结果放到常量池的静态字段除外），以及调用一个类的静态方法的时候。
  2. 使用java.lang.reflect包中的方法对类进行反射调用的时候，如果类没有进行初始化，则需初始化。
  3. 当初始化一个类的时候（注意是类，不是对象），如果发现父类没有被初始化，则先初始化其父类。
  4. 当虚拟机启动时，用户需要指定一个要执行的主类（包含main()方法），虚拟机会先初始化这个主类。
  5. 当使用jdk1.7的动态语言支持时，如果一个方法解析后句柄对应的类没有初始化，则先初始化。

     //当调用类中普通的静态变量时（没有被final修饰的），会对类进行初始化
     public class InvokeStatic {
         public static int a=1;
         static{
              System.out.println("the class has been init !");
         }
         public static void main(String[] args) {
              // TODO Auto-generated method stub
              int i=InvokeStatic.a;
         }
     }
     
     输出结果为：
     the class has been init !
     
     //当初始化一个类的时候，如果发现父类还没有初始化，便先将其父类进行初始化
     class Super{
         static{
              System.out.println("The super has been init !");
         }
     }
     public class InvokeChildStatic extends Super {
         static int a=10;
         static{
              System.out.println("The child has been init !");
         }
         public static void main(String[] args) {
              // TODO Auto-generated method stub
              System.out.println(InvokeChildStatic.a);
         }
     }
     输出结果为：
     The super has been init !
     The child has been init !
     10

     
     

• 上面介绍的是对类进行加载及初始化，下面要介绍的是对象的创建：
• • 当虚拟机遇到一个new指令时，首先检查这个指令的参数能否在常量池中定位一个符号引用，并且检查这个符号引用代表的类是否被加载，如果没有，便先加载这个类。
  • 类加载完成之后，虚拟机为新生对象在Java堆中分配内存（对象所需的内存大小在类加载完成后便确定）。
  • 接下来，虚拟机将分配的内存空间都初始化为零值（保证了实例字段在Java代码中可以不赋初值就能使用）。
  • 执行实例构造器<init>()方法，把对象按照程序员的意愿初始化。这样一个对象便创建完成。