Java类的加载和实例化全过程解析

本篇解析中，默认首次new时类还未加载，并使用的是应用程序类加载器。

1.类加载

1.1 类加载器选择

根据双亲委派模型，选择出该类的类加载器。

1.2 类装载

1. 类加载器通过全限定名获取类的.class文件。
2. 解析二进制数据流中的数据转换为方法区运行时的数据结构，类似于封装的一个过程。
3. 堆中创建该类的Class对象，作为方法区数据访问的入口。

（数组类型不通过类加载器创建，而是JVM直接创建）

1.3 类验证

验证是为了保证加载的字节码是合法并符合规范的。

主要验证的有格式检查（版本号，长度，魔数）、语意检查（检查规定的规则，例如是否继承了final，抽象方法是否有实现这类的）、字节码验证（参数的赋值类型是否一致，函数调用是否传递正确参数这类）、符号引用验证（检查引用的类、方法是否存在）。

1.4 分配内存

类加载检查通过后，JVM为新对象分配内存，对象所需的内存大小在类加载完成后就可以确定了。

分配内存的方式有指针碰撞和空闲列表两种，选择哪一种分配方式由堆内存是否规整在决定，堆内存是否规整由采用的垃圾回收器决定（会不会产生内存碎片）。

指针碰撞：

1. 适用场合：适用于没有内存碎片的情况下。
2. 原理：垃圾清理时，生存的对象全部整合到一边连续的内存中，中间有个分界指针，只要从指针开始向未分配的方向移动指定大小的空间即可。
3. GC回收算法：使用标记压缩法、复制算法等整理内存的算法。

空闲列表：

1. 适用场合：适用于堆内存不规则的情况下
2. 原理：JVM会维护一个列表，列表中记录哪些内存块是可用的和大小，在分配的时候，从列表中寻找足够大的内存块划分给对象实例，然后更新列表

内存分配时主要是使用CAS乐观锁来解决线程安全问题。

1.5初始化零值

分配完内存后，为对象中的成员变量设置“零值”，例如int类型零值为0，布尔类型零值为false。

1.6设置对象头

初始化零值完毕后，虚拟机需要对对象头中的信息进行设置，例如元数据信息，对象的哈希码，对象的GC分带年龄信息等等。

1.7执行init方法

完成上述方法后，对象在虚拟机中算是创建完成了，接着就需要按照程序的编写进行初始化，例如对成员变量的赋值，构造方法的执行等。

特例

String类型

String类型的创建比较特殊，因为它内部维护了一个常量池，常见的创建String的方式有：

String str = "abc";
String str2 = "abc";
String strObj = new String("abc");
String strObj2 = new String("abc");

System.out.println(str == str2);   // true
System.out.println(str == strObj);   // false
System.out.println(strObj == strObj2); // false

1. 使用双引号声明的String类型是在常量池中创建的，所以str和str2对比的是常量池中的地址
2. 使用new关键字创建的都是堆内存中的新对象，所以后面两个的答案都是false。
   

• intern() 这是一个native方法，它的作用是如果常量池中含有此String对象的值，则返回常量池中该字符串中的引用；如果没有则在常量池中创建一个与此String内容相同的字符串，并返回常量池中创建的字符串的引用。

String str = new String("abc");
String str2 = str.intern();
String str3 = "abc";
System.out.println(str2 == str3); // true