jvm類加載的過程

CoyPan 發(fā)布于2019-08-16 14:18 / 1120人閱讀

摘要：這個階段虛擬機會保證父類的方法會在子類的方法前執(zhí)行，而且在多線程環(huán)境中，虛擬機會保證方法的同步。

一個類從加載到虛擬機到使用結(jié)束從虛擬機卸載包括了加載、驗證、準備、解析、初始化、使用、卸載，即為一個類的生命周期

下面來看一下類加載的過程，即加載、驗證、準備、解析、初始化5個階段都做了什么事：

階段1：加載

加載階段虛擬機主要3件事：

通過類的全名獲取其二進制字節(jié)流；

將字節(jié)流代表的靜態(tài)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為方法區(qū)識別的運行時數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；

在內(nèi)存中實例化這個類的java.lang.Class對象（不一定在堆內(nèi)存中的，HotSpot就將Class對象放在了方法區(qū)里），程序訪問這個類在方法區(qū)中的類型數(shù)據(jù)時會通過這個類去訪問；
以上三點虛擬機并不要求如何實現(xiàn)，只是一個規(guī)范，比如第一步，通過類全名獲取其二進制流，動態(tài)代理技術(shù)是在運行時獲取、JSP應(yīng)用是根據(jù)jsp文件獲取并生成對應(yīng)的Class以及從ZIP包中獲取（JAR、EAR、WA同理）等

階段2：驗證

驗證階段大體上會完成4個階段的驗證（文件格式驗證、元數(shù)據(jù)驗證、字節(jié)碼驗證、符號引用驗證），以保證虛擬機中類的規(guī)范和安全。

文件格式驗證，校驗字節(jié)流是否復(fù)合Class文件的格式：

驗證文件是否以魔數(shù)0xCAFEBABE(十六進制class文件中的前4個字節(jié))開頭；

主、次版本號(十六進制class文件中的第5、第6個字節(jié)）能否被當(dāng)前版本的虛擬機處理；

常量池中是否有不被支持的類型；

指向常量的索引中是否指向了不存在的常量；

Class文件中各個部分以及文件本身是否有被刪除或附加的其他信息；

......

元數(shù)據(jù)類型，校驗語義是否符合Java語言規(guī)范的要求：

驗證類是否有父類（除了java.lang.Object）；

驗證父類是否繼承了不可被繼承的類；

如果不是抽象類，那么要判斷是否實現(xiàn)了父類或接口的所要求實現(xiàn)的所有方法；

......

字節(jié)碼驗證，校驗類的方法體，確定語義是否符合邏輯：

保證操作數(shù)棧中的數(shù)據(jù)類型與指令序列一致；

保證跳轉(zhuǎn)指令不會跳到方法體外的字節(jié)碼指令上；

保證方法體中的類型轉(zhuǎn)換有效；

......

階段3：準備

準備階段是為類變量分配內(nèi)存并設(shè)置類變量初始值的階段

這里所說的初始值并不是指代碼賦的值，而是數(shù)據(jù)類型的默認值，如public static int value = 123; 在準備階段過后,value會被置為0,而不是123。
同時要注意，public static final int value = 123; 這種使用final修飾的變量，在準備階段就會被賦值為123,而不是初始值。

階段4：解析

解析階段會將常量池內(nèi)的符號引用轉(zhuǎn)換為直接引用，關(guān)于符號引用和直接引用的解釋如下：

符號引用：以一組符號來描述所引用的目，比如定義了在類IntF中定義了intValue = 123，接著讓Test.foo中的a變量指向Intf.intValue:

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

編譯代碼之后我們用javap -verbose Test來查看class文件中的內(nèi)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
 // 省略部分代碼...
  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項是一個符號引用，指向了Intf.intValue

直接引用：就是我們常說的指針或者句柄，直接引用的目標一定會在虛擬機內(nèi)存中存在。

階段5：初始化

初始化階段是類加載的最后一個階段，主要執(zhí)行類的方法（不同與方法，方法是在顯式調(diào)用constructor時執(zhí)行，而方法在初始化階段就會執(zhí)行），()方法會執(zhí)行賦值操作和執(zhí)行靜態(tài)語句快中的內(nèi)容，換句話說，如果代碼中沒有靜態(tài)語句塊和賦值操作，那么就可以沒有()方法。
這個階段虛擬機會保證父類的()方法會在子類的()方法前執(zhí)行，而且在多線程環(huán)境中，虛擬機會保證()方法的同步。

參考文獻：《深入理解Java虛擬機》 - 周志明