【八】GC、类加载机制,以及内存(类加载部分)

该部分涉及类加载部分的内容。【七】中还有一个Java内存模型没有涉及到,过一段时间会补上。


类从被加载到虚拟机内存中开始整个生命周期为:

加载、验证、准备、解析、初始化、使用和卸载。

存在以下几种情况会对类进行初始化:

【1】使用new关键字实例化对象,读取或设置一个类的静态字段(除去被final修饰的静态字段);

【2】通过reflect包对类机械能反射调用时;

【3】初始化子类,发现父类还未初始化;

【4】main方法所属的类;

要注意以下几种情况不会造成初始化:

【1】通过子类引用父类的静态字段,不会导致子类的初始化;

【2】通过数组定义来引用类,不会触发;

【3】常量在编译期会直接存入调用类的常量池,不会触发定义常量的类的初始化;

接下来分别概括一下各个步骤内容:

加载:通过类的权限定名获取该类的二进制字节流;将二进制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;在内存中生成一个代表这个类的class对象,作为方法区这个类的各种数据的访问入口。

验证:这个部分主要是为了确保Class文件的字节流中包含的信息是否符合当前虚拟机的要求,并且不会危害虚拟机自身的安全。

准备:正式为类变量分配内存并设置类变量初始值阶段(通常情况下为零值)。而指定的值会在类初始化时进行赋值,但是这个不包括被final修饰的静态变量。被final修饰的变量为常量会被赋值;

解析和初始化:执行类构造器<clinit>方法:类变量赋值、静态语句块。顺序由语句载源文件中出现的顺序所决定。即静态语句块中只可访问到定义载静态语句块之前的变量;定义在其之后的变量,语句块可赋值,但不可访问。

注意:如果一个类中没有对静态变量赋值也没有静态语句块,那么编译器可以不为这个类生成<client>()方法。


接下来便是类加载器:

JVM提供类三种类加载器:

启动类加载器:用于加载lib目录下的,或通过-Xbootclasspath参数指定路径中的,且被虚拟机认可(按文件名识别,如rt.jar)的类。

扩展类加载器:加载lib\ext目录下的,或通过java.ext.dirs系统变量指定路径中的类库。

应用程序类加载器:负责加载用户路径(classpath)上的类库。

用户还可以自定义类加载器。

JVM提供类一个双亲委派模型:(图像来自于http://www.importnew.com/25295.html

 

当一个类加载器收到类加载任务,会先交给其父类加载器去完成,因此最终加载任务都会传递到顶层的启动类加载器,只有当父类加载器无法完成加载任务时,才会尝试执行加载任务。

采用双亲委派的一个好处是比如加载位于rt.jar包中的类java.lang.Object,不管是哪个加载器加载这个类,最终都是委托给顶层的启动类加载器进行加载,这样就保证了使用不同的类加载器最终得到的都是同样一个Object对象。

在加载器的核心源码中:

protected synchronized Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)

        throws ClassNotFoundException {

    // First, check if the class has already been loaded

    Class c = findLoadedClass(name);

    if (c == null) {

        try {

            if (parent != null) {

                c = parent.loadClass(name, false);

            } else {

                c = findBootstrapClass0(name);

            }

        } catch (ClassNotFoundException e) {

            // If still not found, then invoke findClass in order

            // to find the class.

            c = findClass(name);

        }

    }

    if (resolve) {

        resolveClass(c);

    }

    return c;

}

  • 首先通过Class c = findLoadedClass(name);判断一个类是否已经被加载过。
  • 如果没有被加载过执行if (c == null)中的程序,遵循双亲委派的模型,首先会通过递归从父加载器开始找,直到父类加载器是Bootstrap ClassLoader为止。
  • 最后根据resolve的值,判断这个class是否需要解析。

而上面的findClass()的实现如下,直接抛出一个异常,并且方法是protected,很明显这是留给我们开发者自己去实现的,这里我们以后我们单独写一篇文章来讲一下如何重写findClass方法来实现我们自己的类加载器。

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