🤯烧点脑子使劲看--类的加载过程

🤯烧点脑子使劲看--类的加载过程

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一、类的加载过程

1. 概述

当程序需要使用到某个类时,如果该类还没有被加载到内存中,就需要先将类加载到内存中。类的加载过程分为五个阶段:加载、验证、准备、解析、初始化。

2. 加载

“加载”是整个“类加载”过程中的一个阶段,在加载阶段Java虚拟机需要完成以下三件事:

  • 通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流。
  • 将这个字节流所代表的的静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构。
  • 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据访问入口。

在这三个动作中,获取类的二进制字节流,对于开发人员来说,是可控性最强的阶段,不仅可以获取本地class文件的二进制流,还可以从ZIP包中读取、从网络中获取、在运行时动态生成(如动态代理技术)等。

加载阶段可以使用Java虚拟机内置的启动类加载器来完成,也可以使用自定义的类加载器,来自定义获取类的二进制字节流的方式。

3. 验证

验证是连接的第一步,目的是确保Class文件中的字节流符合《Java虚拟机规范》的要求,保证这些信息作为代码运行后不会危害虚拟机自身的安全。验证阶段主要分成四个部分:

  • 文件格式验证

在文件格式验证阶段,Java虚拟机需要验证Class文件的格式是否符合规范并且能够被当前的虚拟机版本处理,主要目的是为了确保输入的字节流能够被正确解析并储存于方法区。在通过这个阶段的验证后,字节流就会进入方法区中进行储存,后续的三个验证阶段都是基于方法区的存储结构上进行的,不会再读取、操作字节流了。

  • 元数据验证

这个阶段主要是对类的元数据信息进行语义校验,如这个类是否有父类(除了Object类,其它所有类都应该有父类)、这个类是否继承了不允许继承的类(被final修饰的类)、是否实现了接口中的方法等等。

  • 字节码验证

字节码验证的目的是确保程序语义是合法的、符合逻辑的,在这个阶段会对方法体进行校验分析,保证类的方法在运行时不会做出危害虚拟机安全的行为。

  • 符号引用验证

符号引用验证发生在解析阶段虚拟机将符号引用转化为直接引用的时候,主要验证该类是否缺少或引用了禁止引用的外部类、方法、字段等资源。如果无法通过符号引用验证,将抛出一个IncompatibleClassChangeError的子类异常,如:IllegalAccessErrorNoSuchFieldErrorNoSuchMethodError等异常。

验证阶段对虚拟机的类加载机制来说是很重要的,但不是必要的,因为验证结果只有通过和不通过,只要通过了对后续的代码执行都不会有影响,如果项目中的类都已经被验证通过了,可以在生产环境中考虑使用参数-Xverify:none将验证阶段关闭,加快类的加载速度。

4. 准备

准备阶段主要是为类中定义的变量(被static修饰的变量)分配内存空间并赋初值,注意这里的初值会分成两种情况:

  • 没有被final修饰的变量
public static int i = 123;
复制代码

此时的i将被赋值为0,而不是123

  • 被final修饰的变量
public static final int i = 123;
复制代码

这种情况的i将直接赋值为123

5. 解析

解析阶段是Java虚拟机将常量池中的符号引用替换成直接引用的过程。

  • 符号引用
    符号引用就是一个字符串,只要能够定位到目标即可, 如下面的a就是符号引用:
String a = "abc";
System.out.println(a);
复制代码
  • 直接引用 直接引用可以理解为指向目标的内存地址,或者一个偏移量,比如类方法、类变量的直接引用是直接指向方法区的指针,而实例方法、实例变量的直接引用则是实例方法或实例变量相对于实例起始地址的偏移量。

在解析阶段,JVM会把所有的类名、字段名、方法名的符号引用替换成直接引用

6. 初始化

这个阶段是对类变量初始化,执行类构造器的过程,在准备阶段,static修饰的变量会被赋初值,在初始化阶段,将对这些变量的值初始化。如果一个类中存在多个静态变量和静态代码块按照源文件中出现的顺序执行。

跋尾

本篇内容就到这里了~ 我是Zeus👩🏻‍🚀来自一个互联网底层组装员,下一篇再见! 📖

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