JVM——類加載機(jī)制

前言

今天就來(lái)介紹類的加載機(jī)制以及雙親委派機(jī)制冬筒。

JVM 類加載機(jī)制

JVM 類加載的五個(gè)階段

JVM 類加載機(jī)制分為五個(gè)部分:加載赘风,驗(yàn)證,準(zhǔn)備仁卷,解析沐悦,初始化


加載

加載是類加載過(guò)程中的一個(gè)階段,這個(gè)階段會(huì)在內(nèi)存中生成一個(gè)代表這個(gè)類的 java.lang.Class 對(duì)象五督,作為方法區(qū)這 個(gè)類的各種數(shù)據(jù)的入口藏否。注意這里不一定非得要從一個(gè) Class 文件獲取,這里既可以從 ZIP 包中讀瘸浒(比如從 jar 包和 war 包中讀雀鼻),也可以在運(yùn)行時(shí)計(jì)算生成(動(dòng)態(tài)代理)基矮, 也可以由其它文件生成(比如將 JSP 文件轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的 Class 類)淆储。

驗(yàn)證

這一階段的主要目的是為了確保 Class 文件的字節(jié)流中包含的信息是否符合當(dāng)前虛擬機(jī)的要求,并 且不會(huì)危害虛擬機(jī)自身的安全家浇。

準(zhǔn)備

準(zhǔn)備階段是正式為類變量分配內(nèi)存并設(shè)置類變量的初始值階段本砰,即在方法區(qū)中分配這些變量所使 用的內(nèi)存空間。注意這里所說(shuō)的初始值概念钢悲,比如一個(gè)類變量定義為:
public static int v = 8080;
實(shí)際上變量 v 在準(zhǔn)備階段過(guò)后的初始值為 0 而不是 8080点额,將 v 賦值為 8080 的 put static 指令是程序被編譯后,存放于類構(gòu)造器方法之中莺琳。
但是注意如果聲明為:
public static final int v = 8080;
在編譯階段會(huì)為 v 生成 ConstantValue 屬性还棱,在準(zhǔn)備階段虛擬機(jī)會(huì)根據(jù) ConstantValue 屬性將 v 賦值為 8080。

解析

解析階段是指虛擬機(jī)將常量池中的符號(hào)引用替換為直接引用的過(guò)程惭等。符號(hào)引用就是 class 文件中的:

  1. CONSTANT_Class_info
  2. CONSTANT_Field_info
  3. CONSTANT_Method_info 等類型的常量珍手。

符號(hào)引用

符號(hào)引用與虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)的布局無(wú)關(guān),引用的目標(biāo)并不一定要已經(jīng)加載到內(nèi)存中辞做。各種虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)的內(nèi)存布局可以各不相同琳要,但是它們能接受的符號(hào)引用必須是一致的,因?yàn)榉?hào)引用的字面量形式明確定義在 Java 虛擬機(jī)規(guī)范的 Class 文件格式中秤茅。

直接引用

直接引用可以是指向目標(biāo)的指針稚补,相對(duì)偏移量或是一個(gè)能間接定位到目標(biāo)的句柄。如果有了直接引用嫂伞,那引用的目標(biāo)必定已經(jīng)在內(nèi)存中存在孔厉。

初始化

初始化階段是類加載最后一個(gè)階段,前面的類加載階段之后帖努,除了在加載階段可以自定義類加載 器以外撰豺,其它操作都由 JVM 主導(dǎo)。到了初始階段拼余,才開始真正執(zhí)行類中定義的 Java 程序代碼污桦。

類構(gòu)造器

初始化階段是執(zhí)行類構(gòu)造器方法的過(guò)程。方法是由編譯器自動(dòng)收集類中的類變量的賦值操作和靜態(tài)語(yǔ)句塊中的語(yǔ)句合并而成的匙监。虛擬機(jī)會(huì)保證子方法執(zhí)行之前凡橱,父類的方法已經(jīng)執(zhí)行完畢,如果一個(gè)類中沒(méi)有對(duì)靜態(tài)變量賦值也沒(méi)有靜態(tài)語(yǔ)句塊亭姥,那么編譯器可以不為這個(gè)類生成()方法稼钩。注意以下幾種情況不會(huì)執(zhí)行類初始化:
1.通過(guò)子類引用父類的靜態(tài)字段,只會(huì)觸發(fā)父類的初始化达罗,而不會(huì)觸發(fā)子類的初始化坝撑。
2.定義對(duì)象數(shù)組,不會(huì)觸發(fā)該類的初始化粮揉。
3.常量在編譯期間會(huì)存入調(diào)用類的常量池中巡李,本質(zhì)上并沒(méi)有直接引用定義常量的類,不會(huì)觸發(fā)定義常量所在的類扶认。
4.通過(guò)類名獲取 Class 對(duì)象侨拦,不會(huì)觸發(fā)類的初始化。
5.通過(guò) Class.forName 加載指定類時(shí)辐宾,如果指定參數(shù) initialize 為 false 時(shí)狱从,也不會(huì)觸發(fā)類初始化,其實(shí)這個(gè)參數(shù)是告訴虛擬機(jī)叠纹,是否要對(duì)類進(jìn)行初始化矫夯。
6.通過(guò) ClassLoader 默認(rèn)的 loadClass 方法,也不會(huì)觸發(fā)初始化動(dòng)作吊洼。

類加載器

虛擬機(jī)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)把加載動(dòng)作放到 JVM 外部實(shí)現(xiàn)训貌,以便讓應(yīng)用程序決定如何獲取所需的類,JVM 提供了3種類加載器:

啟動(dòng)類加載器(Bootstrap ClassLoader)

負(fù)責(zé)加載 JAVA_HOME\lib 目錄中的冒窍,或通過(guò)-Xbootclasspath 參數(shù)指定路徑中的递沪,且被虛擬機(jī)認(rèn)可(按文件 名識(shí)別,如 rt.jar)的類综液。

擴(kuò)展類加載器(Extension ClassLoader)

負(fù)責(zé)加載 JAVA_HOME\lib\ext 目錄中的款慨,或通過(guò) java.ext.dirs 系統(tǒng)變量指定路徑中的類 庫(kù)。

應(yīng)用程序類加載器(Application ClassLoader)

負(fù)責(zé)加載用戶路徑(classpath)上的類庫(kù)谬莹。 JVM 通過(guò)雙親委派模型進(jìn)行類的加載檩奠,當(dāng)然我們也可以通過(guò)繼承 java.lang.ClassLoader 實(shí)現(xiàn)自定義的類加載器桩了。

雙親委派

當(dāng)一個(gè)類收到了類加載請(qǐng)求,他首先不會(huì)嘗試自己去加載這個(gè)類埠戳,而是把這個(gè)請(qǐng)求委派給父類去完成井誉,每一個(gè)層次類加載器都是如此,因此所有的加載請(qǐng)求都應(yīng)該傳送到啟動(dòng)類加載其中整胃,只有當(dāng)父類加載器反饋?zhàn)约簾o(wú)法完成這個(gè)請(qǐng)求的時(shí)候(在它的加載路徑下沒(méi)有找到所需加載的 Class)颗圣,子類加載器才會(huì)嘗試自己去加載。

采用雙親委派的一個(gè)好處是比如加載位于 rt.jar 包中的類 java.lang.Object屁使,不管是哪個(gè)加載器加載這個(gè)類在岂,最終都是委托給頂層的啟動(dòng)類加載器進(jìn)行加載,這樣就保證了使用不同的類加載器最終得到的都是同樣一個(gè) Object 對(duì)象蛮寂。

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