java虚拟机---类加载机制

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概述:

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,转化解析和初始化,最终形成可以被虚拟机直接使用的java类型,这就是虚拟机的类加载机制

类从被加载到虚拟机内存中开始,到卸载出内存为止,它的整个生命周期包括:

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。

其中准备、验证、解析3个部分统称为连接(Linking)。如图所示


加载、验证、准备、初始化和卸载这5个阶段的顺序是确定的,类的加载过程必须按照这种顺序按部就班地开始,而解析阶段则不一定:它在某些情况下可以在初始化阶段之后再开始,这是为了支持Java语言的运行时绑定(也称为动态绑定或晚期绑定)


类加载的过程:

1.加载:

加载是类加载过程的一个阶段,这是两个玩意,不要混淆了.
在加载阶段,虚拟机需要完成以下3件事情:
①.通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流(并没有指明要从一个Class文件中获取,可以从其他渠道,譬如:导入的jar包,网络、动态生成、数据库等);
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;
加载和连接(包括了验证,准备,解析三阶段)的部分内容(例如部分字节码文件格式验证动作)是交叉进行的,加载没完成,连接就已开始,这些动作,仍属于连接阶段,


2.验证

这个阶段的目的就是为了确保Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求,并不会危害虚拟机自身的安全.

正因为有了验证,java代码无法做到访问数组边界以外的数据,将一个对象转型为它并未实现的类型,跳转到不存在的代码行之类的事情.

虽然验证阶段非常重要但不是必要的,所以当使用的代码确保不可能出现问题(比如反复使用的代码),可以使用-Xverifynone参数来关闭大部分的类验证措施,以缩短虚拟机类加载的时间

验证阶段大致会完成4个阶段的检验动作:
①.文件格式验证:验证字节流是否符合Class文件格式的规范;例如:是否以魔术0xCAFEBABE开头、主次版本号是否在当前虚拟机的处理范围之内、常量池中的常量是否有不被支持的类型。关于魔数http://www.tuicool.com/articles/yY3QBbe
②.元数据验证:对字节码描述的信息进行语义分析,以保证其描述的信息符合Java语言规范的要求;例如:这个类是否有父类,除了java.lang.Object之外;是否继承了不允许被继承的类(final);是否实现了其父类或接口中的方法
这些东西在使用eclipse等工具时,写错就直接告诉你了,用不着运行再报错
③.字节码验证:通过数据流和控制流分析,确定程序语义是合法的、符合逻辑的。这个阶段对类的方法体进行校验分析,保证被校验类的方法在运行时不会做出危害虚拟机安全的事件.
④.符号引用验证:可以看做是对类自身以外的信息进行匹配性校验,比如方法和字段.这个验证是确保解析动作能正常执行.


3.准备

准备阶段是正式为类变量分配内存并设置类变量初始值的阶段,这些变量所使用的内存都将在方法区中进行分配。

这时候进行内存分配的仅包括类变量(被static修饰的变量),而不包括实例变量,实例变量将会在对象实例化时随着对象一起分配在堆中。

其次,这里所说的初始值“通常情况”下是数据类型的零值,假设一个类变量的定义为:

    public static int value=123;
那变量value在准备阶段过后的初始值为0而不是123.因为这时候尚未开始执行任何java方法,而把value赋值为123的putstatic指令是程序被编译后,存放于类构造器方法之中,所以把value赋值为123的动作将在初始化阶段才会执行。 

至于“特殊情况”是指:public static final int value=123,即当类字段的字段属性是ConstantValue时,会在准备阶段初始化为指定的值,所以标注为final之后,value的值在准备阶段初始化为123而非0.


关于ConstantValue属性,只有同时被final和static修饰的字段才有ConstantValue属性,且限于基本类型和String


4.解析

解析阶段是虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程。

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、方法句柄和调用点限定符7类符号引用进行。



5.初始化

(1)类初始化阶段是类加载过程的最后一步,到了初始化阶段,才真正开始执行类中定义的java程序代码。

(2)<clinit>()方法是由编译器自动收集类中的所有类变量的赋值动作和静态语句块static{}中的语句合并产生的,

编译器收集的顺序是由语句在源文件中出现的顺序所决定的,静态语句块只能访问到定义在静态语句块之前的变量,定义在它之后的变量,在前面的静态语句块可以赋值,但是不能访问。

(3)虚拟机会保证父类的<clinit>()方法在子类的<clinit>()方法前执行,这也意味着父类中定义的静态语句块要优先于子类的变量赋值操作.
如果一个类中没有静态语句块,也没有对变量的赋值操作,那么编译器可以不为这个类生产<clinit>()方法








参考文献:http://blog.csdn.net/u013256816/article/details/50829596
http://blog.csdn.net/honjane/article/details/51835636

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