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关于java:类加载过程

jiezi

类的生命周期

一个类的残缺生命周期如下：

类加载过程

Class 文件须要加载到虚拟机中之后能力运行和应用，那么虚拟机是如何加载这些 Class 文件呢？

零碎加载 Class 类型的文件次要三步:加载 -> 连贯 -> 初始化 。连贯过程又可分为三步: 验证 -> 筹备 -> 解析。

加载

类加载过程的第一步，次要实现上面 3 件事件：

  1. 通过全类名获取定义此类的二进制字节流
  2. 将字节流所代表的动态存储构造转换为办法区的运行时数据结构
  3. 在内存中生成一个代表该类的 Class 对象, 作为办法区这些数据的拜访入口

虚拟机标准多下面这 3 点并不具体，因而是非常灵活的。比方：“通过全类名获取定义此类的二进制字节流”并没有指明具体从哪里获取、怎么获取。比方：比拟常见的就是从 ZIP 包中读取（日后呈现的 JAR、EAR、WAR 格局的根底）、其余文件生成（典型利用就是 JSP）等等。

一个非数组类的加载阶段（加载阶段获取类的二进制字节流的动作）是可控性最强的阶段，这一步咱们能够去实现还能够自定义类加载器去管制字节流的获取形式（重写一个类加载器的 loadClass() 办法）。数组类型不通过类加载器创立，它由 Java 虚拟机间接创立。

类加载器、双亲委派模型也是十分重要的知识点，这部分内容会在前面的文章中独自介绍到。

加载阶段和连贯阶段的局部内容是穿插进行的，加载阶段尚未完结，连贯阶段可能就曾经开始了。

验证

筹备

筹备阶段是正式为类变量分配内存并设置类变量初始值的阶段，这些内存都将在办法区中调配。对于该阶段有以下几点须要留神：

  1. 这时候进行内存调配的仅包含类变量（static），而不包含实例变量，实例变量会在对象实例化时随着对象一块调配在 Java 堆中。
  2. 这里所设置的初始值 ” 通常状况 ” 下是数据类型默认的零值（如 0、0L、null、false 等），比方咱们定义了public static int value=111，那么 value 变量在筹备阶段的初始值就是 0 而不是 111（初始化阶段才会赋值）。非凡状况：比方给 value 变量加上了 fianl 关键字public static final int value=111，那么筹备阶段 value 的值就被赋值为 111。

根本数据类型的零值：

解析

解析阶段是虚拟机将常量池内的符号援用替换为间接援用的过程。解析动作次要针对类或接口、字段、类办法、接口办法、办法类型、办法句柄和调用限定符 7 类符号援用进行。

符号援用就是一组符号来形容指标，能够是任何字面量。间接援用 就是间接指向指标的指针、绝对偏移量或一个间接定位到指标的句柄。在程序理论运行时，只有符号援用是不够的，举个例子：在程序执行办法时，零碎须要明确晓得这个办法所在的地位。Java 虚拟机为每个类都筹备了一张办法表来寄存类中所有的办法。当须要调用一个类的办法的时候，只有晓得这个办法在方发表中的偏移量就能够间接调用该办法了。通过解析操作符号援用就能够间接转变为指标办法在类中办法表的地位，从而使得办法能够被调用。

综上，解析阶段是虚拟机将常量池内的符号援用替换为间接援用的过程，也就是失去类或者字段、办法在内存中的指针或者偏移量。

初始化

初始化是类加载的最初一步，也是真正执行类中定义的 Java 程序代码 (字节码)，初始化阶段是执行初始化办法 <clinit> () 办法的过程。

对于<clinit>（） 办法的调用，虚构机会本人确保其在多线程环境中的安全性。因为 <clinit>（） 办法是带锁线程平安，所以在多线程环境下进行类初始化的话可能会引起死锁，并且这种死锁很难被发现。

对于初始化阶段，虚拟机严格标准了有且只有 5 种状况下，必须对类进行初始化(只有被动去应用类才会初始化类)：

  1. 当遇到 new、getstatic、putstatic 或 invokestatic 这 4 条间接码指令时，比方 new 一个类，读取一个动态字段(未被 final 润饰)、或调用一个类的静态方法时。

    • 当 jvm 执行 new 指令时会初始化类。即当程序创立一个类的实例对象。
    • 当 jvm 执行 getstatic 指令时会初始化类。即程序拜访类的动态变量(不是动态常量，常量会被加载到运行时常量池)。
    • 当 jvm 执行 putstatic 指令时会初始化类。即程序给类的动态变量赋值。
    • 当 jvm 执行 invokestatic 指令时会初始化类。即程序调用类的静态方法。
  2. 应用 java.lang.reflect 包的办法对类进行反射调用时如 Class.forname(“…”),newInstance()等等。，如果类没初始化，须要触发其初始化。
  3. 初始化一个类，如果其父类还未初始化，则先触发该父类的初始化。
  4. 当虚拟机启动时，用户须要定义一个要执行的主类 (蕴含 main 办法的那个类)，虚构机会先初始化这个类。
  5. MethodHandle 和 VarHandle 能够看作是轻量级的反射调用机制，而要想应用这 2 个调用，就必须先应用 findStaticVarHandle 来初始化要调用的类。
  6. 「补充，来自 issue745」 当一个接口中定义了 JDK8 新退出的默认办法（被 default 关键字润饰的接口办法）时，如果有这个接口的实现类产生了初始化，那该接口要在其之前被初始化。

卸载

卸载这部分内容来自 issue#662 由 guang19 补充欠缺。

卸载类即该类的 Class 对象被 GC。

卸载类须要满足 3 个要求:

  1. 该类的所有的实例对象都已被 GC，也就是说堆不存在该类的实例对象。
  2. 该类没有在其余任何中央被援用
  3. 该类的类加载器的实例已被 GC

所以，在 JVM 生命周期类，由 jvm 自带的类加载器加载的类是不会被卸载的。然而由咱们自定义的类加载器加载的类是可能被卸载的。

只有想通一点就好了，jdk 自带的 BootstrapClassLoader,PlatformClassLoader,AppClassLoader 负责加载 jdk 提供的类，所以它们 (类加载器的实例) 必定不会被回收。而咱们自定义的类加载器的实例是能够被回收的，所以应用咱们自定义加载器加载的类是能够被卸载掉的。

参考

  • 《深刻了解 Java 虚拟机》
  • 《实战 Java 虚拟机》
  • https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se7/html/jvms-5.html
  • 《2020 最新 Java 根底精讲视频教程和学习路线！》
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