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上一篇文章聊聊面试常问的问题:Java 类加载机制 (三), 我们聊到了类加载过程中的验证阶段,今天我们继续接着聊,一起准备、解析、初始化都做了哪些事情吧!
准备
准备阶段是正式为类中定义的变量 (即静态变量,被static修饰的变量) 分配内存并设置类变量初始值的阶段,从概念上讲,这些变量所使用的内存都应当在方法区中进行分配。
关于准备阶段,需要注意两点:
- 首先是这时候进行内存分配的仅包括类变量,而不包括实例变量,实例变量将会在对象实例化时随着对象一起分配在Java堆中。
- 初始值“通常情况”下是数据类型的零值,假设一个类变量的定义为:
public static int value = 123;那么它在准备阶段后的初始值为 0 而不是 123。一些基本数据类型的零值如图示:
- 如果类字段的字段属性表中存在ConstantValue属性,那在准备阶段变量值就会被初始化为ConstantValue属性所指定的初始值,假设类变量的定义为:
public static final int value = 123;那么编译时 Javac 会为 value 生成ConstantValue属性,在准备阶段虚拟机就会将其值设置为 123
解析
解析阶段是Java虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程。
符号引用: 符号引用以一组符号来描述所引用的目标,符号可以是任何 形式的字面量,只要使用时能无歧义地定位到目标即可。符合引用和虚拟机实现的内存布局无关。
直接引用: 直接引用是可以直接指向目标的指针、相对偏移量或者是一个能间接定位到目标的句柄。直接引用是和虚拟机实现的内存布局直接相关的。
解析主要针对类或接口、字段、类方法、接口方法、方法类型、方法句柄和调用点限定符这七类符号引用进行。限于篇幅就不一一展开了,感兴趣的同学可以自己去查看资料~
初始化
类的初始化阶段是类加载过程的最后一个步骤,除了在加载阶段用户应用程序可以通过自定义类加载器的方式局部参与外,其余动作都完全由Java虚拟机来主导控制。直到初始化阶段,Java虚拟机才真正开始执行类中编写的Java程序代码,将主导权移交给应用程序。
初始化阶段是执行类构造器<clinit >()方法的过程。
<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,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,如图所示:
-
<clinit>()方法与类的构造函数(即在虚拟机视角中的实例构造器<init>()方法)不同,它不需要显式地调用父类构造器,Java虚拟机会保证在子类的<clinit >()方法执行前,父类的<clinit >()方法已经执行完 毕。 -
由于父类的
<clinit >()方法先执行,也就意味着父类中定义的静态语句块要优先于子类的变量赋值操作 -
<clinit >()方法对于类或接口来说并不是必需的,如果一个类中没有静态语句块,也没有对变量的赋值操作,那么编译器可以不为这个类生成<clinit >()方法 -
接口中不能使用静态语句块,但仍然有变量初始化的赋值操作,因此接口与类一样都会生成
<clinit >()方法。但接口与类不同的是,执行接口的<clinit >()方法不需要先执行父接口的<clinit >()方法, 因为只有当父接口中定义的变量被使用时,父接口才会被初始化。此外,接口的实现类在初始化时也一样不会执行接口的<clinit >()方法。 -
Java虚拟机必须保证一个类的
<clinit >()方法在多线程环境中被正确地加锁同步,如果多个线程同时去初始化一个类,那么只会有其中一个线程去执行这个类的<clinit >()方法,其他线程都需要阻塞等待,直到活动线程执行完毕<clinit >()方法。如果在一个类的<clinit >()方法中有耗时很长的操作,那就可能造成多个进程阻塞。
好了, Java 类加载机制就写到这里~刚好,2月更文挑战也写了30篇文章了!