类加载机制

最新推荐文章于 2025-06-23 23:09:15 发布

lytangus

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分类专栏： java

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首先，这里所说的类不是Java类，而是编译之后的class字节码文件。
一个类从被加载到虚拟机内存中开始，到卸载出内存为止，它的声明周期为：
在这里插入图片描述

那么什么时候进行第一阶段(加载)呢？Java虚拟机并没有规定，但必须在初始化阶段之前。对初始化来说，虚拟机规定了5类情况必须对类进行初始化，分别为：
1. 遇到new、getstatic、putstatic或invokestatic这4条字节码指令时，如果类没有进行初始化，则需要先触发其初始化。
2. 使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用的时候。
3. 当初始化一个类的时候，如果发现其父类还没有进行初始化，则需要先触发其父类的初始化。
4. 当虚拟机启动时，用户需要指定一个要执行的主类，虚拟机会先初始化这个主类。
5. 当使用JDK 1.7的动态语言支持时，如果一个java.lang.invoke.MethodHandle实例最后的解析结果REF_getStatic、REF_putstatic、REF_invokestatic的方法句柄，并且这个方法句柄所对应的类没有进行初始化。

另外，除此之外的被动引用都不会触发初始化。

**
 *  通过子类引用父类的静态字段，不会导致子类初始化
 **/
public class SuperClass {
	static {
		System.out.println("SuperClass init!");
	}
	public static int value = 123;
}

public class SubClass extends SuperClass {
	static {
		System.out.println("SubClass init!");
	}
}

/**
 * 非主动使用类字段
 **/
public class NotInitialization {
	public static void main(String[] args) {
		System.out.println(SubClass.value);
	}
}

上述代码输出SuperClass init！说明子类不会进行初始化。对于静态字段，只有直接定义这个字段的类才会被初始化。

/**
 * 通过数组定义来引用类，不会触发此类的初始化,而是会触发另外一个名为[Lorg.fenixsoft.classloading.SuperClass的类初始化，
 * 这个类是虚拟机自动创建的用来描述数组的类。
 **/
public class NotInitialization {
	public static void main(String[] args) {
		SuperClass [] sca = new SuperClass [10];
	}
}

/**
 * 常量在编译阶段会存入调用类的常量池中，本质上并没有直接引用到定义常量的类，
 * 因此不会触发定义常量的类初始化
 **/
 public class ConstClass {
 	static {
 		System.out.println("ConstClass init!");
 	}
	public static final String HELLOWORLD = "hello world";
}

public class NotInitialization {
	public static void main(String[] args) {
		System.out.println(ConstClass.HELLOWORLD );
	}
}

加载

接下来，我们进入具体的加载过程，在加载阶段，虚拟机通常需要完成三件事：
1. 通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流。
2. 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。
3. 在内存中生成一个代表这个类的java.lang.class对象，作为方法区这个类的各种数的访问接口。

其中，1是通过类加载器来实现，可以通过重写一个类加载器的loadClass()方法来自定义类加载器，可以实现从诸如ZIP包、网络等的二进制流。
但对于数组来说，数组本身是由Java虚拟机直接创建，而不是通过类加载器创建。
具体来说，就是将class文件中的信息放到方法区，并提供一个类的访问接口。

验证
验证是连接的第一阶段，主要目的是确保Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求，并且不会危害虚拟机自身的安全。
主要有以下几种验证：
1. 文件格式验证，为了保证数据的字节流能正确的解析并存储于方法取，基于二进制字节流。
2. 元数据验证对字节码信息进行语义分析，保证符合Java规范。基于方法区的存储结构。
3. 字节码验证对类的方法体进行校验分析，保证类的方法合法。基于方法区的存储结构。
4. 符号引用验证确保解析动作能正常执行。发生在虚拟机将符号引用转化为直接引用的时候。
准备
在确保了二进制字节流合法之后，进入正式为类变量分配内存并设置类变量初始值的阶段。
具体方法是将类中的类变量按照定义的先后顺序收集起来，交给类构造器 **clinit()**方法(仅存放在方法中，不执行)，分配内存初始化(系统的默认值)。
如有下面语句：

public static int value = 123;

在准备阶段初始化之后，value的值为0，而不是123，123的赋值操作要在初始化阶段之后。

解析
这一阶段是虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程。那什么是符号引用，什么是直接引用呢？、
符号引用：一组用来描述所引用的目标的字面量，可以无歧义的定位到目标。与虚拟机实现的内存布局无关。
直接引用：可以是直接指向目标的指针、相对便宜量或是一个能间接定位到目标的句柄。
初始化
这个阶段就是执行类构造器cinit()方法的过程。同样是针对类变量。

下面对<cinit>()方法解析：
1. <cinit>()方法是由编译器自动收集类中的所有类变量的赋值赋值和静态语句块中的语句合并而成。(按照在源文件中的出现顺序)
2. 与类的构造函数不同，不需要显示的调用父类<cinit>()方法，虚拟机会保证在子类的<cinit>()方法执行之前父类的<cinit>()以及执行完毕。
3. 父类中的静态语句块要优先于子类的变量赋值操作。

到此为止，类的加载过程基本完成，所有有关类的信息都存储在方法区中。