深入理解JVM（九）—— 类加载与字节码技术（三）

JAVAWarrior
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4、类加载阶段

加载

  • 将类的字节码载入

    方法区

    （1.8后为元空间，在本地内存中）中，内部采用 C++ 的 instanceKlass 描述 java 类，它的重要 field 有：

    • _java_mirror 即 java 的类镜像，例如对 String 来说，它的镜像类就是 String.class，作用是把 klass 暴露给 java 使用
    • _super 即父类
    • _fields 即成员变量
    • _methods 即方法
    • _constants 即常量池
    • _class_loader 即类加载器
    • _vtable 虚方法表
    • _itable 接口方法

  • 如果这个类还有父类没有加载，先加载父类

  • 加载和链接可能是交替运行的

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  • instanceKlass保存在方法区。JDK 8以后，方法区位于元空间中，而元空间又位于本地内存中
  • _java_mirror则是保存在堆内存中
  • InstanceKlass和*.class(JAVA镜像类)互相保存了对方的地址
  • 类的对象在对象头中保存了*.class的地址。让对象可以通过其找到方法区中的instanceKlass，从而获取类的各种信息

链接

验证

验证类是否符合 JVM规范，安全性检查

准备

为 static 变量分配空间，设置默认值

  • static变量在JDK 7以前是存储与instanceKlass末尾。但在JDK 7以后就存储在_java_mirror末尾了
  • static变量在分配空间和赋值是在两个阶段完成的。分配空间在准备阶段完成，赋值在初始化阶段完成
  • 如果 static 变量是 final 的基本类型，以及字符串常量，那么编译阶段值就确定了，赋值在准备阶段完成
  • 如果 static 变量是 final 的，但属于引用类型，那么赋值也会在初始化阶段完成
解析

HSDB的使用

  • 先获得要查看的进程ID
jps
  • 打开HSDB
java -cp F:\JAVA\JDK8.0\lib\sa-jdi.jar sun.jvm.hotspot.HSDB
  • 运行时可能会报错，是因为缺少一个.dll的文件，我们在JDK的安装目录中找到该文件，复制到缺失的文件下即可

img

  • 定位需要的进程

img

img

解析的含义

将常量池中的符号引用解析为直接引用

  • 未解析时，常量池中的看到的对象仅是符号，未真正的存在于内存中
public class Demo1 {
   public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
      ClassLoader loader = Demo1.class.getClassLoader();
      //只加载不解析
      Class<?> c = loader.loadClass("com.nyima.JVM.day8.C");
      //用于阻塞主线程
      System.in.read();
   }
}

class C {
   D d = new D();
}

class D {

}
  • 打开HSDB
    • 可以看到此时只加载了类C

img

查看类C的常量池，可以看到类D未被解析，只是存在于常量池中的符号

img

  • 解析以后，会将常量池中的符号引用解析为直接引用

    • 可以看到，此时已加载并解析了类C和类D

    img

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初始化

初始化阶段就是执行类构造器clinit()方法的过程，虚拟机会保证这个类的『构造方法』的线程安全

  • clinit()方法是由编译器自动收集类中的所有类变量的赋值动作和静态语句块（static{}块）中的语句合并产生的

注意

编译器收集的顺序是由语句在源文件中出现的顺序决定的，静态语句块中只能访问到定义在静态语句块之前的变量，定义在它之后的变量，在前面的静态语句块可以赋值，但是不能访问，如

img

发生时机

类的初始化的懒惰的，以下情况会初始化

  • main 方法所在的类，总会被首先初始化
  • 首次访问这个类的静态变量或静态方法时
  • 子类初始化，如果父类还没初始化，会引发
  • 子类访问父类的静态变量，只会触发父类的初始化
  • Class.forName
  • new 会导致初始化

以下情况不会初始化

  • 访问类的 static final 静态常量（基本类型和字符串）
  • 类对象.class 不会触发初始化
  • 创建该类对象的数组
  • 类加载器的.loadClass方法
  • Class.forNamed的参数2为false时

验证类是否被初始化，可以看改类的静态代码块是否被执行

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