JVM类加载机制的一些概念

什么是类加载?

虚拟机把描述类的数据从Class文件加载到内存,并对数据进行校验、转换解析和初始化,最终形成可以被虚拟机直接使用的Java类型。

7.2类加载的时机

类从被加载到虚拟机内存中开始,到卸载出内存为止,它的整个什么周期包括:加载(Loading)、验证(Verification)、准备(Preparation)、解析(Resolution)、初始化(Initialization)、使用(Using)和卸载(Unloading)7个阶段。其中验证、准备、解析3个部分统称为连接(Linking)。

7个阶段的发生顺序如下图所示:

其中,上图中橙色的5个阶段的顺序是确定的,类的加载过程必须按照这个顺序开始,而解析阶段则不一定,某些情况下它可以在初始化阶段之后再开始(为了支持Java语言的运行时绑定,也叫动态绑定)。这些阶段通常是互相交叉地混合式进行。

Java虚拟机规范中没有强制约束第一阶段的加载什么时候开始,但是对于初始化阶段,规定了只有5种情况必须立即对类进行“初始化”(加载、验证、准备这三个阶段自然要在此之前开始):

1. 遇到new、getstatic、putstatic或invokestatic这4条字节码指令时,如果类没有初始化,则需要先触发其初始化。这4条指令对应Java代码场景是:使用new关键字实例化对象时、读取或设置一个类的静态字段时(被final修饰、已在编译期把结果放入常量池的静态字段除外),以及调用一个类的静态方法的时候。

2. 使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用的时候,如果类没有进行过初始化,则需要先触发其初始化。

3. 当初始化一个类的时候,如果发现其父类还没有进行过初始化,则需要先触发其父类的初始化。

4. 当虚拟机启动时,用户需要指定一个要执行的主类(包含mian()方法的类),虚拟机先初始化这个主类。

5. 当使用JDK 1.7的动态语言支持时,如果一个java.lang.invoke.MethodHandle实例最后的解析结果REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic的方法句柄,并且这个方法句柄所对应的类没有进行过初始化,则需要先触发这个方法句柄所对应的类的初始化。

PS:以上5种会触发类进行初始化的场景在虚拟机规范中被限定为“有且只有”,这5种场景的行为被称为对一个类进行主动引用。除此之外的其他所有引用类的方式都不会触发初始化,称为被动引用。

以下是3个被动引用的例子:

(1) 通过子类引用父类的静态字段,不会导致子类初始化。

public class SuperClass {
    static {
        System.out.println("SuperClass init!");
    }
    public static int value = 123;
}

public class SubClass extends SuperClass{
    static  {
        System.out.println("SubClass init!");
    }
}

public static void main(String[] args) {
    System.out.println(SubClass.value);
}

(2) 通过数组定义来引用类,不会触发此类的初始化。

public class SuperClass {
    static {
        System.out.println("SuperClass init!");
    }

    public static int value = 123;
}

public static void main(String[] args) {
    SuperClass[] sca = new SuperClass[10];
}

(3) 常量在编译阶段会存入调用类的常量池中,本质上并没有直接引用到定义常量的类,因此不会触发定义常量的类的初始化。

public class ConstClass {
    static {
        System.out.println("ConstClass init!");
    }
    public static final String HELLOWORLD = "hello world";
}

public static void main(String[] args) {
    System.out.println(ConstClass.HELLOWORLD);
}

接口的加载过程与类加载过程的真正区别在于上述5种场景中的第3种:当一个类在初始化时,要求其父类全部都已经初始化过了,但是一个接口在初始化时,并不要求父接口全部都完成了初始化,只有在真正使用到父接口的时候(如引用接口中定义的常量)才会初始化。

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转载自my.oschina.net/u/3342874/blog/1805796