聊聊面试常问的问题:Java 类加载机制 (二)

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上一篇文章聊聊面试常问的问题:Java 类加载机制 (一), 我们聊到了类加载的时机和什么时候初始化,今天,我们继续来聊Java 类加载机制吧!

类加载的过程

我们今天来详细了解下加载、验证、准备、解析和初始化这五个阶段所执行的具体动作。

加载

在加载阶段,Java虚拟机需要完成以下三件事情:

  1. 通过一个类的全限定名来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化为方法区的运行时数据结构。

  3. 在内存中生成一个代表这个类的 java.lang.Class 对象,作为方法区这个类的各种数据的访问入口。

通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流,在 Java 技术中有多种实现方式:

  • 从ZIP压缩包中读取,这最终成为日后JAR、EAR、WAR格式的基础。
  • 从网络中获取,这种场景最典型的应用就是Web Applet。
  • 运行时计算生成,这种场景使用得最多的就是动态代理技术,在java.lang.reflect.Proxy 中,就是用了ProxyGenerator.generateProxyClass()来为特定接口生成形式为 *SProxy 的代理类的二进制字节流。
  • 由其他文件生成,典型场景是JSP应用,由JSP文件生成对应的Class文件。
  • 从数据库中读取,这种场景相对少见些,例如有些中间件服务器(如SAP Netweaver)可以选择把程序安装到数据库中来完成程序代码在集群间的分发。
  • 可以从加密文件中获取,这是典型的防Class文件被反编译的保护措施,通过加载时解密Class文件来保障程序运行逻辑不被窥探。

对于非数组类型的加载阶段,既可以使用Java虚拟机里内置的引导类加载器来完成,也可以由用户自定义的类加载器去完成。

对于数组类而言,数组类本身不通过类加载器创建,它是由Java虚拟机直接在内存中动态构造出来的。但数组类与类加载器仍然有很密切的关系,因为数组类的元素类型最终还是要靠类加载器来完成加载,一个数组类创建过程遵循以下规则:

  • 如果数组的组件类型(Component Type,指的是数组去掉一个维度的类型,注意和前面的元素类型区分开来)是引用类型,那就递归采用本节中定义的加载过程去加载这个组件类型,数组将被标识在加载该组件类型的类加载器的类名称空间上。
  • 如果数组的组件类型不是引用类型(例如int[]数组的组件类型为int),Java虚拟机将会把数组标记为与引导类加载器关联。
  • 数组类的可访问性与它的组件类型的可访问性一致,如果组件类型不是引用类型,它的数组类的可访问性将默认为p ublic,可被所有的类和接口访问到。

加载阶段结束后,Java虚拟机外部的二进制字节流就按照虚拟机所设定的格式存储在方法区之中了;类型数据妥善安置在方法区之后,会在Java堆内存中实例化一个java.lang.Class类的对象,这个对象将作为程序访问方法区中的类型数据的外部接口。

加载阶段与连接阶段的部分动作(如一部分字节码文件格式验证动作)是交叉进行的,加载阶段尚未完成,连接阶段可能已经开始,但这些夹在加载阶段之中进行的动作,仍然属于连接阶段的一部分,这两个阶段的开始时间仍然保持着固定的先后顺序。

明天,我们将一起来看看验证又做了哪些操作吧!