字节码文件详解

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写在前面: 本文为学习黑马的jvm教程时结合课件做的一些笔记总结,相关资料可以去b站自行搜索~

一、java虚拟机的组成

二、字节码文件的组成

1、应用场景

1)解决面试难题

2)解决版本冲突

3)系统升级

2、以正确的姿势打开字节码文件

⚫ 推荐使用 jclasslib工具查看字节码文件。

⚫ Github地址: github.com/ingokegel/j…

3、字节码文件的组成

1)基本信息

魔术、字节码文件对应的java版本号,访问标识(public final 等等)父类和接口

2)常量池

保存了自负床常量、类或者接口明、字段名主要在字节码指令中使用

3)字段

当前类或接口声明的字段信息

4)方法

当前类或者接口声明的方法信息 字节码指令

5)属性

类的属性,比如源码的文件名内部类的列表等

4、玩转字节码常用工具

三、类的生命周期

类的生命周期分为,加载、连接、初始化、使用、卸载 5个大的部分,其中,其中连接又可以细分为:验证、准备、解析

1、加载

1)获取字节码信息

加载(Loading)阶段第一步是类加载器根据类的全限定名通过不同的渠道以二进制流的方式获取字节码信息。程序员可以使用Java代码拓展的不同的渠道(渠道见下图)。

2)jvm将字节码信息保存到方法区,生成一个InstanceKlass对象,

3)jvm在堆中生成一份与方法区数据类似的java.lang.Class对象。

对于开发者来说,只需要访问堆中的Class对象而不需要访问方法区中所有信息。这样Java虚拟机就能很好地控制开发者访问数据的范围。

补充:如果要查看内存中的对象

推荐使用 JDK自带的hsdb工具查看Java虚拟机内存信息。工具位于JDK安装目录下lib文件夹中的sa-jdi.jar中。

启动命令:java -cp sa-jdi.jar sun.jvm.hotspot.HSDB

2、连接

1)验证

验证内容是否满足《java虚拟机规范》

主要包含如下四部分,具体详见《Java虚拟机规范》:

    1. 文件格式验证,比如文件是否以0xCAFEBABE开头,主次版本号是否满足当前Java虚拟机版本要求。
    2. 元信息验证,例如类必须有父类(super不能为空)。
    3. 验证程序执行指令的语义,比如方法内的指令执行到一半强行跳转到其他方法中去。
    4. 符号引用验证,例如是否访问了其他类中private的方法等。

2)准备

给静态变量赋值

准备阶段为静态变量(static)分配内存并设置初始值。

注意:本章涉及到的内存结构只讨论JDK8及之后的版本,8之前的版本后续章节详述。

准备阶段只会给静态变量赋初始值,而每一种基本数据类型和引用数据类型都有其初始值

!!!final修饰的基本数据类型的静态变量,准备阶段直接会将代码中的值进行赋值。

3)解析

将常量池中的符号引用替换成指向内存的直接引用

符号引用就是在字节码文件中使用编号来访问常量池中的内容

直接引用不在使用编号,而是使用内存中地址进行访问具体的数据。

3、初始化

初始化阶段会执行静态代码块中的代码,并为静态变量赋值。

初始化阶段会执行字节码文件中clinit部分的字节码指令。

1)类的初始化时机

以下几种方式会导致类的初始化:

1.访问一个类的静态变量或者静态方法,注意变量是final修饰的并且等号右边是常量不会触发初始化。(因为准备阶段就赋值了)

2.调用Class.forName(String className)。

3.new一个该类的对象时。

4.执行Main方法的当前类。

2) clinit指令在特定情况下不会出现

1.无静态代码块且无静态变量赋值语句。

2.有静态变量的声明,但是没有赋值语句。

3.静态变量的定义使用final关键字,这类变量会在准备阶段直接进行初始化。

3)类初始化阶段的几个注意点

直接访问父类的静态变量,不会触发子类的初始化。

子类的初始化clinit调用之前,会先调用父类的clinit初始化方法。

案例1:

value最终值为2

案例2:

value最终值为1

案例3:

案例4:

4、使用

5、卸载

四、类加载器

1、类加载器

1)什么是类加载器

类加载器(ClassLoader)是Java虚拟机提供给应用程序去实现获取类和接口字节码数据的技术。类加载器只参与加载过程中的字节码获取并加载到内存这一部分。

2)类加载器的应用场景

2、类加载器的分类

类加载器分为两类,一类是Java代码中实现的,一类是Java虚拟机底层源码实现的。

类加载器的详细信息可以通过classloader命令查看:

classloader - 查看 classloader 的继承树,urls,类加载信息,使用 classloader 去 getResource

1)启动类加载器

⚫ 启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)是由Hotspot虚拟机提供的、使用C++编写的类加载器。

⚫ 默认加载Java安装目录/jre/lib下的类文件,比如rt.jar,tools.jar,resources.jar等。

2)拓展类加载器

⚫ 扩展类加载器(Extension Class Loader)是JDK中提供的、使用Java编写的类加载器。

⚫ 默认加载Java安装目录/jre/lib/ext下的类文件。

3)应用程序类加载器

⚫类加载器的加载路径可以通过classloader –c hash值 查看:

扩展类加载器和应用程序类加载器都是JDK中提供的、使用Java编写的类加载器。


3、双亲委派机制

4、打破双亲委派机制

5、jdk9之后的类加载器