尚硅谷2020最新版宋红康JVM教程-中篇-第3章类的加载过程(类的生命周期)详解-2-过程一:Loading(加载)阶段

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#java #jvm

于 2020-10-08 17:26:06 首次发布

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加载完成的操作

加载的理解

所谓加载，简而言之就是将Java类的字节码文件加载到机器内存中，并在内存中构建出Java类的原型——类模板对象。所谓类模板对象，其实就是Java类在]VM内存中的一个快照，JVM将从字节码文件中解析出的常量池、类字段、类方法等信息存储到类模板中，这样]VM在运行期便能通过类模板而获取Java类中的任意信息，能够对Java类的成员变量进行遍历，也能进行Java方法的调用。
反射的机制即基于这一基础。如果JVM没有将Java类的声明信息存储起来，则JVM在运行期也无法反射。

加载完成的操作

加载阶段，简言之，查找并加载类的二进制数据，生成Class的实例。
在加载类时，Java虚拟机必须完成以下3件事情：
- 通过类的全名，获取类的二进制数据流。
- 解析类的二进制数据流为方法区内的数据结构（Java类模型）
- 创建java.lang.Class类的实例，表示该类型。作为方法区这个类的各种数据的访问入口

二进制流的获取方式

对于类的二进制数据流，虚拟机可以通过多种途径产生或获得。（只要所读取的字节码符合JVM规范即可）
- 虚拟机可能通过文件系统读入一个class后缀的文件（最常见）
- 读入jar、zip等归档数据包，提取类文件。
- 事先存放在数据库中的类的二进制数据
- 使用类似于HTTP之类的协议通过网络进行加载
- 在运行时生成一段class的二进制信息等
在获取到类的二进制信息后，Java虚拟机就会处理这些数据，并最终转为一个java.lang.Class的实例。
如果输入数据不是ClassFile的结构，则会抛出ClassFormatError。

类模型与Class实例的位置

类模型的位置

加载的类在JVM中创建相应的类结构，类结构会存储在方法区（JDKl.8之前：永久代；J0Kl.8及之后：元空间）。

Class实例的位置

类将.class文件加载至元空间后，会在堆中创建一个Java.lang.Class对象，用来封装类位于方法区内的数据结构，该Class对象是在加载类的过程中创建的，每个类都对应有一个Class类型的对象。

在这里插入图片描述

外部可以通过访问代表order类的Class对象来获取Order的类数据结构。

说明

Class类的构造方法是私有的，只有JVM能够创建。
java.lang.Class实例是访问类型元数据的接口，也是实现反射的关键数据、入口。通过class类提供的接口，可以获得目标类所关联的.class文件中具体的数据结构：方法、字段等信息。

代码举例

/**
 * 通过cLass类，获得了java.Lang.string类的所有方法信息，并打印方法访问标识符、描述符
 */
public class LoadingTest {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Class clazz = Class.forName("java.lang.String");
            //获取当前运行时类声明的所有方法
            Method[] ms = clazz.getDeclaredMethods();
            for (Method m : ms) {
                //获取方法的修饰符
                String mod = Modifier.toString(m.getModifiers());
                System.out.print(mod + "");
                //获取方法的返回值类型
                String returnType = (m.getReturnType()).getSimpleName();
                System.out.print(returnType + "");
                //获取方法名
                System.out.print(m.getName() + "(");
                //获取方法的参数列表
                Class<?>[] ps = m.getParameterTypes();
                if (ps.length == 0) System.out.print(')');
                for (int i = 0; i < ps.length; i++) {
                    char end = (i == ps.length - 1) ? ')' : ',';
                    //获取参教的类型
                    System.out.print(ps[i].getSimpleName() + end);
                }
            }
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

该 Java.lang.Class对象是单实例的，无论这个类创建了多少个对象，他的Class对象时唯一的。而加载并获取该Class对象可以通过三种途径：Class.forName（类的全路径）、实例对象.class(属性)、实例对象getClass()

数组类的加载

创建数组类的情况稍微有些特殊，因为数组类本身并不是由类加载器负责创建，而是由JVM在运行时根据需要而直接创建的，但数组的元素类型仍然需要依靠类加载器去创建。创建数组类（下述简称A）的过程：
- 1.如果数组的元素类型是引用类型，那么就遵循定义的加载过程递归加载和创建数组A的元素类型；
- 2.JVM使用指定的元素类型和数组维度来创建新的数组类。
如果数组的元素类型是引用类型，数组类的可访问性就由元素类型的可访问性决定。否则数组类的可访问性将被缺省定义为public。