类的加载原理

本文详细介绍了Java中类的加载过程,包括类加载器的工作原理、类从加载到初始化的具体步骤,以及类加载过程中涉及的各种验证机制。通过具体的代码示例,展示了不同类型的类加载器如何协作工作。

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详解new Hello()内部机制

编写一个HelloParent类

public class HelloParent {
    static {
        System.out.println("父类静态代码块");
    }
    {
        System.out.println("父类构造代码块");
    }
    public HelloParent(){
        System.out.println("父类构造方法");
    }
}

编写一个Hello类继承HelloParent

public class Hello extends HelloParent{
    Person person = new Person();
    static{
        System.out.println("子类静态代码块");
    }
    {
        System.out.println("子类初始化代码块");
    }
    public Hello(){
        System.out.println("子类的构造方法");
    }
}

编写一个Person类

public class Person {
    static {
        System.out.println("Person 静态代码");
    }
    public Person(){
        System.out.println("Person 构造函数");
    }

}

编写一个测试类

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        new Hello();
    }
}

输出结果如下:

`
父类静态代码块
子类静态代码块
父类构造代码块
父类构造方法
Person 静态代码
Person 构造函数
子类初始化代码块
子类的构造方法

实例方法已经编写完成。在通过new Hello()时候首先进行的就是进行类的加载,类加载器分为三种:

BootStrapClassLoader:它是最顶层的类加载器,是由C++编写而成, 已经内嵌到JVM中了。在JVM启动时会初始化该ClassLoader,它主要用来读取Java的核心类库JRE/lib/rt.jar中所有的class文件,这个jar文件中包含了java规范定义的所有接口及实现。
ExtensionClassLoader。它是用来读取Java的一些扩展类库,如读取JRE/lib/ext/*.jar中的包等(这里要注意,有些版本的是没有ext这个目录的)。
AppClassLoader。它是用来读取CLASSPATH下指定的所有jar包或目录的类文件,一般情况下这个就是程序中默认的类加载器。

这里写图片描述

这三种类的加载器不存在继承关系,只是在加载时会先询问上一级加载器是否已经记载该类的Class文件根据Class文件的全限定类名,在进行两个对象的比较时不光比较的是是不是同一个类,还得确定是同一个类加载器加载的。类加载的时候先确认他的父类是否被加载到内存中,如果未加载,先加载父类。具体将Class文件加载到内存中有以下步骤:

  1. 加载阶段 主要完成三件事,即通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流,将这个字节流所代表的静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构,在Java堆中生成一个代表此类的Class对象,作为访问方法区这些数据的入口。这个加载过程主要就是靠类加载器实现的,这个过程可以由用户自定义类的加载过程。
  2. 验证阶段 这个阶段目的在于确保Class文件的字节流中包含信息符合当前虚拟机要求,不会危害虚拟机自身安全。主要包括四种验证:
      文件格式验证:基于字节流验证,验证字节流是否符合Class文件格式的规 范,并且能被当前虚拟机处理。
      元数据验证:基于方法区的存储结构验证,对字节码描述信息进行语义验证。
      字节码验证:基于方法区的存储结构验证,进行数据流和控制流的验证。
      符号引用验证:基于方法区的存储结构验证,发生在解析中,是否可以将符号引用成功解析为直接引用。
  3. 准备阶段 仅仅为类变量(即static修饰的字段变量)分配内存并且设置该类变量的初始值即零值,这里不包含用final修饰的static,因为final在编译的时候就会分配了,同时这里也不会为实例变量分配初始化。类变量会分配在方法区中,而实例变量是会随着对象一起分配到Java堆中。
  4. 解析阶段 解析主要就是将常量池中的符号引用替换为直接引用的过程。符号引用就是一组符号来描述目标,可以是任何字面量,而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。有类或接口的解析,字段解析,类方法解析,接口方法解析。这里要注意如果有一个同名字段同时出现在一个类的接口和父类中,那么编译器一般都会拒绝编译。
  5. 初始化阶段 依旧是初始化类变量、成员变量、和其他资源,这里将执行用户的static字段和静态语句块的赋值操作。这个过程就是执行类构造器方法的过程。

知道了加载流程,对上面的测试结果应该知道原因了。

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