类加载过程
类加载过程
Java文件通过javac
编译成class
文件,这种中间码被称为字节码,然后由JVM
加载字节码。
运行时,解析器将字节码解释为一行行的机器码执行,在程序运行期间,即时编译器会针对热点代码将该部分字节码编译成机器码以获得更高的执行效率。
在整个运行时解释器和即时编译器的相互配合使Java程序几乎能够达到和编译型语言一样的执行速度
把一份被javac编译过的class文件文本,通过加载生成某种形式的Class数据结构进入内存,程序可以调用这个数据结构来构造出object,这个过程是在运行时进行的,是Java动态扩展性的根基
在类加载过程中,只有加载步骤中的读取二进制流与初始化部分,能够被上层开发者,也就是大部分的Java程序员控制,而剩下的所有步骤,都是由JVM
控制,其中细节由JVM
的开发人员处理,对于上层开发者来说是个黑盒
加载Loading
加载就是一个读取Class文件,将其转化为某种静态数据结构存储在方法区内,并在堆中生成一个便于用户调用的java.lang.Class
类型的对象的过程
- 通过一个类的全限定名获取定义此类的二进制字节流
- 将这个字节流所代表的静态存储结构转化成方法区的运行时数据集合
- 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
链接Linking
验证
简单概括就是对class静态结构进行语法和语义上的分析,保证其不会产生危害虚拟机的行为
- 目的在于确保Class文件的字节流中包含信息符合当前虚拟机要求,保证被加载类的正确性,不会危害虚拟机自身安全
- 主要包含四种验证:文件格式验证(加载阶段),元数据验证,字节码验证,符号引用验证(解析阶段)
准备
- 为类变量分配内存并且设置该类变量(静态变量)的初始值,即零值
- 这里不包含final修饰的static,因为final在编译的时候就会分配了,准备阶段会显示初始化
- 这里不会为实例变量分配初始化,类变量会分配在方法区中,而实例变量会随着对象一起分配到Java堆中
解析
可以在初始化环节的之前或之后进行,实现所谓的后期绑定
- 将常量池内的符号引用(逻辑地址)转换为直接引用(物理地址)的过程
- 事实上,解析操作往往会伴随着JVM在执行完初始化之后在执行
- 符号引用就是一组符号来描述所引用的目标,符号引用的字面量形式明确定义在《java虚拟机规范》的Class文件格式中,直接引用就是直接指向目标的指针、相对偏移量或者一个简洁定义到目标的句柄
- 解析动作主要针对类或者接口、字段、类方法、接口方法、方法类型等,对应常量池中的CONSTANT_Class_info、CONSTANT_Fieldref_info、CONSTANT_Methodref_info等
当一个类被编译为Class之后,假设这个类为A,且A中引用了B,那么在编译阶段A是不知道B有没有被编译的,而且此时B也一定没有被加载,所以A肯定不知道B的实际地址,因此在A的Class文件中将使用一个字符串S来代表B的地址,S就被称为符号引用
在运行时如果A发生了类加载,到解析阶段会发现B还未被加载,那么将会触发B的类加载,将B加载到虚拟机中,此时A中B的符号引用将会被替换为B的实际地址,这被称为直接引用
如果A调用的B是一个具体的实现类,那么就称为静态解析,因为解析的目标类很明确
而加入上层Java代码使用了多台,这里的B可能是一个抽象类或者接口,有可能有两个或多个具体的实现类,此时B的具体实现并不明确,当然也就不知道使用哪个类的直接引用进行替换,直到运行过程中发生了调用,此时虚拟机栈中将会得到具体的类型,这时候在进行解析
这个解析过程发生在初始化之后,这就是动态解析,它用来实现后期绑定,底层对应了invokedynamic这条字节码指令
初始化
判断是否存在主动的资源初始化操作,如果有就执行
这里的主动资源初始化动作不是指构造函数,而是class层面的,比如成员变量的赋值动作、静态变量的赋值动作,以及静态代码块的逻辑
- 初始化阶段就是执行类的构造方法
()的过程 - 此方法不需定义,是javac编译器自动收集类中的所有类的变量的赋值动作和静态代码块中的语句合并而来
- 构造方法中指令按照语句在源文件中出现的顺序执行
()不同于类的构造器(关联:构造器是一个虚拟机视角下的 ()) - 若该类具有父类,JVM会保证子类的
()执行前,父类的 ()已经执行完毕 - 虚拟机必须保证一个类的
()方法在多线程下被同步加锁