【jvm】类加载子系统

一、图

二、类加载器作用

• 1.类加载器子系统负责从文件系统或者网络中加载class文件
• 2.class文件在文件开头有特定的文件标识
• 3.ClassLoader只负责class文件的加载，由Execution Engine（执行引擎）决定是否可以运行
• 4.加载的类信息存放于方法区的内存空间。
• 5.方法区除了存放类的信息，还会存放运行时常量池信息，可能还包括字符串字面量和数字常量（这部分常量信息是class文件中常量池部分的内存映射）
• 6.字节码文件中的Constant Pool常量池结构，运行的时候加载到内存里称为运行时常量池

三、类加载器角色

• 1.class文件存放于本地硬盘上，可以理解为一个模板，这个模板在执行的时候会加载到JVM当中，根据这个模板实例化出多个一模一样的实例
• 2.class文件加载到JVM中，称为DNA元数据模板，存放在方法区
• 3.在class文件 -> JVM -> 元数据模板，这个过程需要类加载器来运输

四、类的加载过程

4.1 加载

4.1.1 说明

• 1.通过一个类的全限定名获取定义此类的二进制字节流
• 2.将这个字节流所代表的静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构
• 3.在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口

4.1.2 加载.class文件的方式

• 1.从本地系统中直接加载
• 2.通过网络获取，典型场景：web applet
• 3.从zip压缩包中获取，成为jar、war格式的基础
• 4.运行时计算生成，使用最多的是动态代理技术
• 5.由其它文件生成，使用场景：jsp应用
• 6.从专有数据库中提取.class文件，比较少见
• 7.从加密文件中获取，典型的防class文件被反编译的保护措施

4.2 链接

4.2.1 验证(verify [ˈverɪfaɪ])

• 1.目的在于确保class文件的字节流中包含信息符合当前虚拟机要求，保证被加载类的正确性，不会危害虚拟机自身安全
• 2.主要包括四种验证，文件格式验证、元数据验证、字节码验证、符号引用验证

4.2.2 准备(prepare)

• 1.为类变量分配内存并且设置该类变量的默认初始值，即零值
• 2.不包括用final修饰的static，因为final在编译的时候就会分配，准备阶段会显示初始化
• 3.不会为实例变量分配初始化，类变量会分配在方法区中，而实例变量是会随着对象一起分配到java堆中

4.2.3 解析(resolve)

• 1.将常量池内的符号引用转换为直接引用的过程
• 2.解析操作往往会伴随着jvm在执行完完成初始化之后再执行
• 3.符号引用是一组符号来描述所引用的目标
• 4.直接引用是直接指向目标的指针、相对偏移量或一个间接定位到目标的句柄
• 5.解析动作主要针对类或接口、字段、类方法、接口方法、方法类型等。对应常量池中的constant_class_info、constant_fieldref_info、constant_methodref_info等

4.3 初始化

4.3.1 说明

• 1.初始化阶段是执行类构造器方法<clinit>()的过程
• 2.此方法不需要定义，是javac编译器自动收集类中的所有类变量的赋值动作和静态代码块中的语句合并而来
• 3.构造器方法中指令按语句在源文件中出现的顺序执行
• 4.<clinit>()不同于类的构造器。（关联：构造器是虚拟机视角下的<init>()）
• 5.若该类具有父类，jvm会保证子类<clinit>()执行前，父类的<clinit>()已经执行完毕
• 6.虚拟机必须保证一个类的<clinit>()方法在多线程下被同步加锁

4.3.2 图示1

• 1.当没有类变量和静态代码块时，是没有类构造器方法的
  
  

4.3.3 图示2

• 1.是javac编译器自动收集类中的所有类变量的赋值动作和静态代码块中的语句合并而来
  

4.3.3 图示3

• 1.构造器方法中指令按语句在源文件中出现的顺序执行
• 2.iconst_2之所以能在iconst_3之前成功是因为num在链接准备的过程中，为类变量分配内存并且设置该类变量的默认初始值，即num为零值