理解Java虚拟机（2）之.class文件加载过程

理解Java虚拟机（2）之.class文件加载过程

读《深入理解Java虚拟机》-周志明 读书笔记

虚拟机只能执行.class文件，在.class文件加载过程中，生命周期包括：加载,验证,准备,解析,初始化，使用，卸载

• 加载将.clss文件加载进虚拟机，加载来源有

  • 1.常见jar包；
  • 2.网络获取（dubbo的RPC是典型，底层通过java的RMI方法，通过固定协 议，将远端生成者接口，对象序列化，消费者调用）;
  • 3.运行时动态生成，典型代表反射技术;
  • 4.从其他文件，如jsp;
  • 5.通过数据库读取，（没见到过，书里说中间件服务器）

  加载完成后，虚拟机就会按照.class文件里面的内容相应的存储到内存的方法区（方法区是虚拟机加载类信息，常量，静态变量，即使编译后的代码，是线程共享的，简单讲就是加载的东西放在这里面），加载是通过ClassLoader这个加载，这个加载机制是通过（双亲委派模型，后面详细讲双亲委派模型，简单讲就是JVM有一个系列的继承加载，自己也可以自定义ClassLoader，先通过自己的ClassLoader，在通过JVM的ClassLoader），平常使用Tomcat，Jetty，这些容器都是有自己的ClassLoader，用过maven配置jetty启动时，都会在pom.xml配置标签，这个就是去配置jetty的ClassLoader。

• 验证
  验证是连接阶段的第一步，并不是加载完了才验证（这样的太傻瓜式了，要是很多.class文件，在最开始加载就有错误，等加载完了再验证那就不用工作了），验证和加载是相辅相成的。在.java编译成.class文件里讲过.class打头就是个”cafebabe”的魔数，首先验证这个，不是这个打头的必然报错，接着看看版本号，版本号是不是java没有的（比方搞个java6.0，必然错了）,然后看常量类型啊，验证相当于看这个.class文件是否符合JVM规范，用过Eclipse的就知道，每次”ctrl+s”就能看到自己写的代码有没有错误,因为eclipse就是有自己的CLassLoader，即时编译，你一保存就给你编译了.class，打开文件夹就能看到class目录的文件夹，然后通过去验证编译后的.class是不是符合JVM规范,然后错了就各种红叉叉，iead就没有即时编译，”ctrl+s”就找不到对应的class文件夹，eclipse的验证不是虚拟机的验证，这只是eclipse自己根据jVM规范验证的，编译后的.class文件JVM在加载的过程中，还是要自己验证的，不过虚拟机有个参数可以设置不验证（-Xverify:none），这样可以加快加载速度，当然前提是你相信.class符合规范，验证是很重要的一件事，不然怎么承受恶意的攻击，使得代码更安全，当然验证也会使得加载时间长，在安全和时间上，还是选择更安全些，毕竟java大都都是用来做企业级应用的，安全是最重要的。

• 准备
  准备阶段是正式给类变量（static修饰的变量）分配内存并设置类变量的初始值，实例变量（不是static修饰的类层面的变量）会在对象实例化时随着对象一起分配在java堆中，要注意的是初始值的含义，和final修饰的实例变量,初始值指数据类型的0值，下面a在这个时候初始值为0；final修饰的变量这个时候会给值，c此时的值就是为3；（感觉final修饰符有些破坏了面向对象的设计，也不知道这个设计的初衷）

public Class Test(){
    private static int a = 1;//类变量
    private int b = 2 ;//实例变量
    private final int c = 3 ;
}

• 解析
  解析是虚拟机将常量池（常量池位于方法区）的符号引用替换成直接引用的过程，先解释下符号引用，直接引用
  符号引用：

   public class Test {
    public static  int sa = new Random().nextInt();
    }
    public class TestClass {
    //这里就是符号引用
    public static  int sa = Test.sa;
    public static  int sb = 1；

}

编译下上上面的，再反编译过来如下（javap -verbose TestClass.class）：

D:\learn\myLearn\readBook\src\main\java\JVM>javap -verbose TestClass.class
Classfile /D:/learn/myLearn/readBook/src/main/java/JVM/TestClass.class
  Last modified 2016-8-12; size 330 bytes
  MD5 checksum 96ed1ae561b16a0cfecbdf7518c947cb
  Compiled from "TestClass.java"
public class JVM.TestClass
  SourceFile: "TestClass.java"
  minor version: 0
  major version: 51
  flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:
   #1 = Methodref          #6.#17         //  java/lang/Object."<init>":()
   #2 = Fieldref           #18.#19        //  JVM/Test.sa:I
   #3 = Fieldref           #5.#19         //  JVM/TestClass.sa:I
   #4 = Fieldref           #5.#20         //  JVM/TestClass.sb:I
   #5 = Class              #21            //  JVM/TestClass
   #6 = Class              #22            //  java/lang/Object
   #7 = Utf8               sa
   #8 = Utf8               I
   #9 = Utf8               sb
  #10 = Utf8               <init>
  #11 = Utf8               ()V
  #12 = Utf8               Code
  #13 = Utf8               LineNumberTable
  #14 = Utf8               <clinit>
  #15 = Utf8               SourceFile
  #16 = Utf8               TestClass.java
  #17 = NameAndType        #10:#11        //  "<init>":()V
  #18 = Class              #23            //  JVM/Test
  #19 = NameAndType        #7:#8          //  sa:I
  #20 = NameAndType        #9:#8          //  sb:I
  #21 = Utf8               JVM/TestClass
  #22 = Utf8               java/lang/Object
  #23 = Utf8               JVM/Test
{
  public static int sa;
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC

  public static int sb;
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC

  public JVM.TestClass();
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."
":()V
         4: return
      LineNumberTable:
        line 8: 0

  static {};
    flags: ACC_STATIC
    Code:
      stack=1, locals=0, args_size=0
         0: getstatic     #2                  // Field JVM/Test.sa:I
         3: putstatic     #3                  // Field sa:I
         6: bipush        114
         8: putstatic     #4                  // Field sb:I
        11: return
      LineNumberTable:
        line 9: 0
        line 11: 6
}

截部分看看

java/lang/Object."<init>":()
   #2 = Fieldref           #18.#19        //  JVM/Test.sa:I
   #3 = Fieldref           #5.#19         //  JVM/TestClass.sa:I

   static {};
    flags: ACC_STATIC
    Code:
      stack=1, locals=0, args_size=0
         0: getstatic     #2                  // Field JVM/Test.sa:I
         3: putstatic     #3                  // Field sa:I 
         6: bipush        114
         8: putstatic     #4                  // Field sb:I  

最后satatic{}可以看到Test.java中sa（#3 = Fieldref          #5.#19 //  JVM/TestClass.sa:I）变量指向的TestClass(JVM/Test.sa:I 3: putstatic     #3   // Field sa:I ),初始化就是将这种指向变成指向new Random().nextInt(),的具体内存地址，这样才能真正的调用直接引用就是直接new 对象了，将句柄指向对象的指针地址；在解析的过程中，遇到引用其他的类，就去触发对应类的加载，最后都是直接引用

• 初始化

初始化是类加载的最后一步，这个阶段才是真正执行类中定义的代码，在准备阶段，变量已经赋值过系统要求的值，初始化阶段根据我们写代码的主观习惯去初始化变量和其他资源。相当于程序真正运行起来。