jvm类加载的过程

CoyPan 发布于2019-08-16 14:18 / 1114人阅读

摘要：这个阶段虚拟机会保证父类的方法会在子类的方法前执行，而且在多线程环境中，虚拟机会保证方法的同步。

一个类从加载到虚拟机到使用结束从虚拟机卸载包括了加载、验证、准备、解析、初始化、使用、卸载，即为一个类的生命周期

下面来看一下类加载的过程，即加载、验证、准备、解析、初始化5个阶段都做了什么事：

阶段1：加载

加载阶段虚拟机主要3件事：

通过类的全名获取其二进制字节流；

将字节流代表的静态结构转化为方法区识别的运行时数据结构；

在内存中实例化这个类的java.lang.Class对象（不一定在堆内存中的，HotSpot就将Class对象放在了方法区里），程序访问这个类在方法区中的类型数据时会通过这个类去访问；
以上三点虚拟机并不要求如何实现，只是一个规范，比如第一步，通过类全名获取其二进制流，动态代理技术是在运行时获取、JSP应用是根据jsp文件获取并生成对应的Class以及从ZIP包中获取（JAR、EAR、WA同理）等

阶段2：验证

验证阶段大体上会完成4个阶段的验证（文件格式验证、元数据验证、字节码验证、符号引用验证），以保证虚拟机中类的规范和安全。

文件格式验证，校验字节流是否复合Class文件的格式：

验证文件是否以魔数0xCAFEBABE(十六进制class文件中的前4个字节)开头；

主、次版本号(十六进制class文件中的第5、第6个字节）能否被当前版本的虚拟机处理；

常量池中是否有不被支持的类型；

指向常量的索引中是否指向了不存在的常量；

Class文件中各个部分以及文件本身是否有被删除或附加的其他信息；

......

元数据类型，校验语义是否符合Java语言规范的要求：

验证类是否有父类（除了java.lang.Object）；

验证父类是否继承了不可被继承的类；

如果不是抽象类，那么要判断是否实现了父类或接口的所要求实现的所有方法；

......

字节码验证，校验类的方法体，确定语义是否符合逻辑：

保证操作数栈中的数据类型与指令序列一致；

保证跳转指令不会跳到方法体外的字节码指令上；

保证方法体中的类型转换有效；

......

阶段3：准备

准备阶段是为类变量分配内存并设置类变量初始值的阶段

这里所说的初始值并不是指代码赋的值，而是数据类型的默认值，如public static int value = 123; 在准备阶段过后,value会被置为0,而不是123。
同时要注意，public static final int value = 123; 这种使用final修饰的变量，在准备阶段就会被赋值为123,而不是初始值。

阶段4：解析

解析阶段会将常量池内的符号引用转换为直接引用，关于符号引用和直接引用的解释如下：

符号引用：以一组符号来描述所引用的目，比如定义了在类IntF中定义了intValue = 123，接着让Test.foo中的a变量指向Intf.intValue:

    public class Test{
        public void foo(){
            int a = Intf.intValue;
        }
    }
    class Intf{
        public static int intValue = 123;
    }

编译代码之后我们用javap -verbose Test来查看class文件中的内容：

   Constant pool:
   #1 = Methodref          #4.#12         // java/lang/Object."":()V
   #2 = Fieldref           #13.#14        // Intf.intValue:I
   #3 = Class              #15            // Test
   #4 = Class              #16            // java/lang/Object
 // 省略部分代码...
  public void foo();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=2, args_size=1
         0: getstatic     #2                  // Field Intf.intValue:I
         3: istore_1
         4: return
      LineNumberTable:
        line 3: 0
        line 4:

可以看到常量池第2项是一个符号引用，指向了Intf.intValue

直接引用：就是我们常说的指针或者句柄，直接引用的目标一定会在虚拟机内存中存在。

阶段5：初始化

初始化阶段是类加载的最后一个阶段，主要执行类的方法（不同与方法，方法是在显式调用constructor时执行，而方法在初始化阶段就会执行），()方法会执行赋值操作和执行静态语句快中的内容，换句话说，如果代码中没有静态语句块和赋值操作，那么就可以没有()方法。
这个阶段虚拟机会保证父类的()方法会在子类的()方法前执行，而且在多线程环境中，虚拟机会保证()方法的同步。

参考文献：《深入理解Java虚拟机》 - 周志明

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