读 - 深入理解java虚拟机 - 笔记(五-1) - 虚拟机类加载机制(7章)-类加载时机

最新推荐文章于 2022-05-03 16:40:09 发布

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本文详细介绍了Java虚拟机中的类加载机制，包括加载、链接、初始化等关键步骤，并深入探讨了类加载的具体时机，以及主动引用与被动引用的区别。

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其实在这篇之前，笔者已经大致研究过虚拟机的类加载机制了，但是不是纯粹读书做的笔记，而是研究的是java的静态变量时读过一次，这一次读书，就是为了再次回顾知识点，加深印象。

java静态变量

首先说到类加载，就需要立即知道三个大步骤：加载，链接，初始化。不过细分之下有以下几点。

1.加载，

2.链接，链接阶段有细分为：验证，准备，解析

3.初始化，

4.使用，

5.卸载，

类加载时机

什么时候需要进行的类的加载，这一点需要明确说明 java虚拟机规范中没有明确规定，这一点由具体的虚拟机自己去把握，但是，但是，但是，这里强调以下初始化操作，虚拟机规范明确指出，5种情况下必须立即对类进行初始化操作（这时候其实之前的操作，比如，加载，链接，等操作自然需要执行）

首先要知道初始化操作分为两大类：

1.主动引用

2.被动引用

1.主动引用

1.遇到new，getstatic,pustatic,invokestatic,这四条字节码时，需要进行类的初始化（如果类没有进行过初始化操作）

new就是实例化一个对象。

getstatic,pustatic 就是读取或者设置一个类的静态字段时（这边需要提前明确下，不包括final修饰的静态字段）。

invokestatic就是调用类的静态方法。

2.反射调用时。

3.当初始化一个类时，如果其父类没有初始化过，则需要进行父类的初始化操作。

4.当执行一个main方法时，需要先进行初始化操作，其实平时说的类的加载，这样说不准确，加载的动作其实是由于初始化操作而引发的。

5.jdk 1.7动态语言支持（不明确）

2.被动引用

主动引用是上面5种场景，其余都是被动引用，其实我有点钻牛角尖，什么样子才叫被动引用，这个名词哪儿来的，书中也没有说，只是说除了上面5种情况，其余的都叫做被动引用。

被动引用例子1，子类访问父类静态字段

/**
 * @author: Wayne
 * @desc: 父类
 * @date: 2017/11/15 11:22
 * @version: 1.0
 */
public class Father {

    public static int num = 1;

    static {
        System.out.println("father init");
    }

}

/**
 * @author: wayne
 * @desc: 子类
 * @date: 2017/11/15 11:23
 * @version: 1.0
 */
public class Son extends Father{

    static {
        System.out.println("Son init");
    }

}

/**
 * @author: wayne
 * @desc: 被动引用-子类直接访问父类静态字段
 * @date: 2017/11/15 11:01
 * @version: 1.0
 */
public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Son.num);
    }
}

father init
1

可以看见输出结果只有父类进行了初始化操作，但是子类没有进行，这种看起来子类应该也会进行初始化操作啊，但是并没有。同理，访问静态方法也是如此。
对于静态字段，只有定义这个字段的类才会被初始化，通过子类引用父类，只会触发父类的初始化，而不会触发子类的初始化。

被动引用例子2，通过数组定义来引用类

/**
 * @author: Wayne
 * @desc: 父类
 * @date: 2017/11/15 11:22
 * @version: 1.0
 */
public class Father {

    public static int num = 1;

    public static int get(){
        System.out.println("father get");
        return 1;
    }
    static {
        System.out.println("father init");
    }

}

public class Test {

    public static void main(String[] args) {

        Father []father = new Father[10];

    }
}

没有输出，但是我们发现可以使用father.lethg() 和 father.clone().
被动引用例子3，final修饰的变量fangwen

/**
 * @author: Wayne
 * @desc: 父类
 * @date: 2017/11/15 11:22
 * @version: 1.0
 */
public class Father {

    public final static int NUM = 1;

    public static int get(){
        System.out.println("father get");
        return 1;
    }
    static {
        System.out.println("father init");
    }

}

/**
 * @author: wayne
 * @desc: 被动引用-直接访问final变量
 * @date: 2017/11/15 11:01
 * @version: 1.0
 */
public class Test {

    public static void main(String[] args) {

        System.out.println(Father.NUM);

    }
}

只是输出了打印的值1，没有输出Father初始化的过程。这是因为被final修饰的变量在编译期时已经写入了常量池内，所以在Test类去访问时，相当于从常量池内直接去取，不会触发初始化操作了。另外书中介绍存在的常量池优化，会将Father.NUM的值存储到Test的常量池内，后续的继续访问都只是在Test内，与Father无关，Test内并没有Father的符号引用。

另外看见下面两图，上面一个是final类型的，下面一个是普通static变量，通过.访问时，final就能直接看见值，而static并不能。

类加载过程

本文最开始就列出5个过程，现在一一看下。

加载

加载阶段，虚拟机需要完成3个动作，注意，这只是虚拟机规范要求的，具体的实现可以多种多样。

1.通过一个类的全限定名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换为方法区运行时数据结构。

3.在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区内这个类的各种数据的访问入口。（终于看到这句话了，其实我这一次回头看主要就是看这句话的）。

在此，不讨论数组的加载过程，暂时没有兴趣。只讨论一般类的加载阶段。

注意加载阶段，对于一般类来说，静态的东西都放在了方法区内，生成的Class的对象也放在了这里面，作为数据入口。

验证

验证阶段不是我本次读书所关心的，大致列一下吧。以后跟着问题去看。

1.文件格式是否正确，是否符合Class文件规范。

2.元数据验证，对字节码的语义进行分析，是否满足java规范，

3.字节码验证，很复杂，不明。

4.符号引用验证，此验证发生于解析阶段将符号引用转换为直接引用时，主要检查是否能够找到对应的类，并且访问权限等等，常见的异常，比如NoClassFound，NoSuchMethod异常都是由它产生。

准备

准备阶段以前就看过了，最上面java静态的研究时，就知道了，这是一个重要的一块，不知道这个，很多关于静态变量的值的问题，你可能完全懵逼....

这个阶段最重要的就是为类变量分配初始值，这些变量所需要使用的内存都在方法区内进行分配，这边需要注意一个概念，静态变量和实例变量，不知道这两个概念的，先去自行百度，不再叙述，实例变量是随着对象实例化时分配在堆中。这边的初始化值是一个默认初始值的概念，类似于0值，如果感兴趣，可以回到开头去看下那一偏文章内的题目，很有意思。

这边需要注意一下常量的值，也就是final 类型的变量的值，final类型的变量的初始值就在准备阶段赋予了它所指定的值，没有所谓的初始值的概念。

解析

解析阶段不是关注重点，暂时不明和验证一样，知道即可

初始化

在初始化之前的加载阶段，可以允许用户自定义类加载器执行加载，之后的过程都由虚拟机主导，这边我说一说对于初始化阶段的认知吧，就不直接copy书中的观点了。

1.初始化阶段是执行的类变量以及静态快的初始化操作，顺序是你类中定义的顺序

2.初始化操作只执行一次，以后不会再次执行

3.<clinit> 方法与类的构造函数<init>不同的点在于，它不会显示的调用父类的构造方法，想一想这是为什么？还记得类的加载时机不？在子类进行初始化时，必须执行父类的初始化操作，这是虚拟机层面规定的。