JVM第四天-Class三大声明周期之Linking和Initializing

最新推荐文章于 2024-11-19 09:55:13 发布

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本文深入探讨JVM中Class的加载、链接和初始化过程，分析静态变量赋值的细节，并通过具体示例解释对象变量的赋值流程。了解这些核心机制对于掌握Java运行时行为至关重要。

在这里插入图片描述
一般来说，class的加载过程比较繁琐，因此我们之前比较大篇幅的进行了描述，但相对而言，class之后的2个步骤Linking和 Initializing就相对简单了一些，这次我们就来把剩下的两个讲完。

Linking

把class链接的过程，它又分为三小步：

1、Verification

验证文件是否符合JVM规定（例如是否包含cafe babe之类的规范内容）

2、Preparation

静态成员变量赋默认值

3、Resolution

将类、方法、属性等符号引用解析为直接引用。
常量池中的各种符号引用解析为指针、偏移量等内存地址的直接引用。
还记得我们在class文件格式分析的时候，看到的各种属性和常量值里各种的引用指向吗
在这里插入图片描述
可以认为，这个阶段，就是把这种字面量的值转换成内存里的实际地址。
在ClassLoader类中的loadClass方法中我们之前应该看到过一个方法：

/**
 * Links the specified class.  This (misleadingly named) method may be
 * used by a class loader to link a class.  If the class <tt>c</tt> has
 * already been linked, then this method simply returns. Otherwise, the
 * class is linked as described in the "Execution" chapter of
 * <cite>The Java™ Language Specification</cite>.
 *
 * @param  c
 *         The class to link
 *
 * @throws  NullPointerException
 *          If <tt>c</tt> is <tt>null</tt>.
 *
 * @see  #defineClass(String, byte[], int, int)
 */
protected final void resolveClass(Class<?> c) {
    resolveClass0(c);
}

这个方法实际内部就完成了这个工作。

Initializing

调用类初始化代码，给静态成员变量赋初始值

通过面试题理解静态变量赋值过程

以上我们就把class的三大步骤讲述完了，接下来我们结合这个过程，来分析一道面试题。

package com.peng.jvm.c2_classloader;

public class T001_ClassLoadingProcedure {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(T.count); //这个count是几？
    }
}

class T {
    public static T t = new T(); 
    public static int count = 2;
    private T() {
        count ++;
    }
}

来看一下上面的代码，分析一下最后打印的count应该是多少呢？
结果是2，和你想的一样吗？我们来分析下为什么：
T.count这种调用静态属性在JVM规范中是一种必须要初始化类的行为，因此会触发T的初始化过程，而我们现在终于知道一个Class要经过三大步才算整体完成装载。
第一步，把T这个Class通过Classloader装载到了内存中。
第二步，Linking环节，校验class文件的格式，然后对静态变量从上到下的赋予默认值（引用类型是null，基本类型是0），最后完成符号引用的替换。于是这一步执行之后，T里的成员值应该是这样的：

public static T t = null;
public static int count = 0;

第三步，进入Initializing环节，开始对静态变量从上到下的赋予初始值，调用静态方法。这里执行之后，T里的成员值是这样的：

public static T t = new T();

这里会需要调用到T的构造方法中，然后把count++，然后count一开始是0，此时就变成1了：

public static int count = 1;

接下来，对count赋予初始值：

public static int count = 2;

所以count最终的值是2。

那这道题换一下呢，把count和t的顺序变一下，这样的话呢：

package com.peng.jvm.c2_classloader;

public class T001_ClassLoadingProcedure {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(T.count); //这个count是几？
    }
}
class T {
    public static int count = 2;
    public static T t = new T(); 
    
    private T() {
        count ++;
    }
}

结果是几？是3
我们再走一遍流程：
第一步装载class不说了。
第二步，从上到下赋予静态变量默认值，变成：

public static int count = 0;
public static T t = null;

第三步，从上到下赋予静态变量的初始值，变成：

public static int count = 2;

public static T t = new T();

这里会去调用T的构造方法，count++，count变成3.
因此最后count的值是3.

对象变量的赋值

上面面试题剖析了静态变量的赋值过程，分为三部：load - 默认值 - 初始值
而其实对象变量的赋值，也不是一步完成的，也是分为了2步：
1、当一个对象通过new，首先需要向内存申请空间，申请完内存后会首先把对象变量都赋予默认值
2、接下来再给对象里的属性赋予初始值。