乐趣区

关于jvm:JVM笔记-来教你类加载子系统

jiezi

类加载子系统

类文件首先须要通过类加载子系统，进行加载，进类信息等加载到运行时数据区，生成 Klass 的实例。

在类加载子系统中有以下 3 个阶段操作（狭义上的加载）：

  • 加载阶段

    • Bootstrap ClassLoader：疏导类加载器，次要加载 JDK 外面的外围类
    • Extension ClassLoader：拓展类加载器
    • Application ClassLoader：利用加载器

  • 链接阶段

    • 验证
    • 链接
    • 解析
  • 初始化阶段


如果加载的时候失败了，则不会执行前面的链接等操作。

类加载子系统的作用：

  • 类加载器子系统能够从 本地文件 或者 网络 中加载 Class 文件，Class 文件结尾有特定标识“CAFEBABY”（魔数）。
  • 类加载器只负责将文件加载到运行时数据区，但 是否能够运行，是执行引擎管的。
  • 加载的类信息寄存在办法区中，除了类信息以外，办法区还寄存了运行时产量池信息，可能 HIA 包含字符串字面量和数字常量（这部分常量是 Class 文件中常量池局部的内存映射）。

譬如反编译后，会产生常量信息，外面包含常量以及符号援用等：

类加载器 ClassLoader 的角色, 以上面的 People.class 为例：

通过类信息实例，能够通过 new 实例化对象，也能够通过 getClassLoader()获取类加载器，也能够通过实例 getClass()获取类信息实例。

  1. People.class 存在本地硬盘上，相当于一个模板，最终能够实例化出 n 个同一个类然而属性不同的实例。
  2. People.class 加载到 JVM 中，被称为 DNA 元数据模板，寄存在办法区，也就是类信息。类信息也是对象。
  3. 从.class 文件，到加载到 JVM 中，称为元数据模板，这个过程须要一个转换工具，这个工具就是类加载器（Class Loader）。

加载（Loading）

此处的加载，指的是类加载过程中的第一个阶段（环节），次要工作包含：

  • 1. 通过类的全限定名获取定义此类的二进制字节流。
  • 2. 将这个二进制字节流所代表的动态存储构造转化为办法区 (JDK7 以及之前叫永恒代，JDK8 之后成为元空间) 的运行时数据结构。
  • 3. 在内存中生成一个该类的 java.lang.Class 对象，作为办法区该类的各种数据的拜访入口，也就是类信息对象。

类的.class 文件起源形式包含以下：

  • 本地零碎间接加载
  • 网络传输获取
  • 从 zip 压缩包读取
  • 运行的时候计算生成，譬如动静代理技术
  • 由其余文件生成，譬如场景：JSP
  • 从加密文件中解密取得

链接

链接阶段又分为 3 个阶段：

  • 验证：

    • 目标是校验平安和法，确保 Class 文件的字节流中蕴含信息合乎以后虚拟机要求，保障加载的类的正确性，不会危害到虚拟机的平安。

    • 次要包含 4 种验证：

      • 文件格式验证(譬如文件结尾是 ”CAFEBABY”)
      • 元数据验证
      • 字节码验证
      • 符号援用验证

  • 筹备：

    • 为类变量（static）分配内存并且设置该变量的默认初始值，即零值
    • 不蕴含 final 润饰的 static，因为 final 在编译的时候曾经调配了，筹备阶段会显示初始化。
    • 不会为实例变量调配初始化，类变量会调配在办法区，然而实例变量是追随对象一起调配在 Java 堆外面（个别状况）

  • 解析：

    • 将常量池的符号援用转化成为间接援用的过程
    • 事实上，解析操作往往会随同 JVM 在执行完 初始化之后再执行
    • 符号援用就是一组符号来形容所援用的指标，《Java 虚拟机标准》的 Class 文件格式中，间接援用就是间接指向指标的指针，绝对偏移量或者一个间接定位到指标的句柄。
    • 解析这个阶段，次要是针对类或者接口，字段，类办法，接口办法，办法类型等等，对应的常量池中的 CONSTANT_Class_info,CONSTANT_Fieldred_info，CONSTANT_Methodref_info 等。

初始化

初始化，就是执行类的结构器 <clinit>() 的过程，留神 <clinit>() 是类的结构器，不是对象的。<clinit>()是初始化类的，就是把类装到 JVM 里的初始化，不是运行时对象的初始化。

<clinit>()这个办法不须要显式定义，而是 javac 编译器主动收集类中的所有变量的赋值动作，加上动态代码块，合并成的一个办法。

<clinit>()中代码的程序和咱们在类文件写的程序统一。

执行子类的 <clinit>() 办法之前，JVM 会保障先执行其父类的<clinit>()，默认父类是Object。

仔细观察下面的代码，会发现，final 的属性，即便是 static 润饰的，在 <clinit>() 外面都不会存在，这是为什么呢？

这是因为 final 润饰的是常量，常量不会在初始化的时候执行赋值！！！ 常量在编译的时候曾经调配了，筹备阶段会显示初始化。

如果咱们将 final 去掉，就能够发现, 去掉 final 润饰，字节码就会加上该字段的赋值：（上面的 ldc 是指常量池的意思，从常量池编号为 #6 的中央，加载该常量）

虚拟机在初始化的时候，曾经保障了类的 <clinit>() 办法，即便在多线程的环境下，也只会执行一次，其底层的逻辑就是默认同步加锁了。

【作者简介】：
秦怀，公众号【秦怀杂货店】作者，技术之路不在一时，山高水长，纵使迟缓，驰而不息。集体写作方向：Java 源码解析，JDBC，Mybatis，Spring，redis，分布式，剑指 Offer，LeetCode 等，认真写好每一篇文章，不喜爱题目党，不喜爱花里胡哨，大多写系列文章，不能保障我写的都完全正确，然而我保障所写的均通过实际或者查找材料。脱漏或者谬误之处，还望斧正。

2020 年我写了什么？

开源刷题笔记

素日工夫贵重，只能应用早晨以及周末工夫学习写作，关注我，咱们一起成长吧~

退出移动版