对类的加载过程以及java.lang.Class的理解

原创已于 2023-02-14 22:29:20 修改 · 185 阅读

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#java #jvm #开发语言

于 2023-02-14 19:21:46 首次发布

Java程序经过javac编译后生成字节码文件，通过java.exe命令解释运行。类加载过程包括加载、链接（验证、准备、解析）和初始化。Class对象对应运行时类，每个类在JVM中只有一个Class实例。获取Class对象有四种方式：通过类的class属性、实例的getClass()方法、forName()静态方法和ClassLoader的loadClass()方法。

程序经过javac.exe命令以后（编译），会生成一个或多个字节码文件（.class结尾），接着我们使用java.exe命令，对某个字节码文件进行解释运行。相当于将某个字节码文件所对应的类加载到内存中。此过程就称为类的加载过程·（是运行的过程，不包括编译），加载到内存中的类我们就称为运行时类，此运行时类就作为Class的实例。（类本身也是对象）

1. 类的过程

类的加载（Load）→ 类的链接（Link）→ 类的初始化（Initialize）

类的加载：将类的.class文件读入内存，并为之创建一个java.lang.Class对象，此过程由类的加载器完成
类的链接：将类的二进制数据合并到JRE中（JVM的运行状态之中）的过程
验证：确保加载的类信息符合JVM规范，例如：以cafe开头、没有安全方面的问题
准备：正式为类变量（static）分配内存并设置类变量默认初始值的阶段，这些内存都将在方法区中进行分配
解析：虚拟机常量池内的符号引用（常量名）替换为直接引用（地址）的过程
类的初始化：JVM负责对类进行初始化
- 执行类构造器<clinit>()方法的过程，类构造器<clinit>()方法是由编译期自动收集类中所有类变量的赋值动作和静态代码块中的语句合并产生的。（类构造器是构造类信息的，不是构造该类对象的构造器）
- 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。
- 虚拟机会保证一个类的<clinit>()方法在多线程环境中被正确加锁和同步，以保证只执行一次。

2. java.lang.Class

Class的实例就对应着一个运行时类，加载到内存中的运行时类，会缓存一定的时间，在此时间之内，可以通过不同的方式来获取此运行时类作为Class的实例
对于每个类而言，JRE都为其保留一个不变的Class类型的对象。一个Class对象包含了特定某个结构(class/interface/enum/annotation/primitive type/void/[])的有关信息。
Class本身也是一个类
Class对象只能由系统建立对象
一个加载的类在JVM中只会有一个Class实例
一个Class对象对应的是一个加载到JVM中的一个.class文件
每个类的实例都会记得自己是由哪个 Class 实例所生成
通过Class可以完整地得到一个类中的所有被加载的结构
Class类是Reflection的根源，针对任何想动态加载、运行的类，唯有先获得相应的Class对象

3. Class类的常用方法

4. 获取Class类的实例（四种方法）

①.前提：若已知具体的类，通过类的class属性获取，该方法最为安全可靠，程序性能最高
实例：Class clazz = String.class;
②.前提：已知某个类的实例，调用该实例的getClass()方法获取Class对象
实例：Class clazz = “www.atguigu.com”.getClass();
③.前提：已知一个类的全类名，且该类在类路径下，可通过Class类的静态方法forName()获取，可能抛出 ClassNotFoundException
实例：Class clazz = Class.forName(“java.lang.String”);
④.其他方式(不做要求)
ClassLoader cl = this.getClass().getClassLoader();
Class clazz4 = cl.loadClass(“类的全类名”);