Class装载系统

最新推荐文章于 2022-06-04 20:34:12 发布

sicofield

最新推荐文章于 2022-06-04 20:34:12 发布

阅读量509

点赞数

分类专栏：实战java虚拟机笔记

本文链接：https://blog.csdn.net/sicofield/article/details/79750970

版权

实战java虚拟机笔记专栏收录该内容

5 篇文章

订阅专栏

Class装载系统

Class类型通常以文件的形式存在（当然，任何二进制流都可以是Class类型），只有被Java虚拟机装载的Class类型才能在程序中使用。系统加载Class类型可以分为加载、链接和初始化3个步骤。其中，链接又可以分为验证、准备和解析3个步骤。
这里写图片描述

类装载的条件

Class只有在必须要使用的时候才会被装载，Java虚拟机不会无条件的装载Class类型。Java虚拟机规定：一个类或者接口在初次使用时，必须进行初始化。这里的使用指的是主动使用，主动使用有以下几种情况：

当创建一个类的实例时，比如使用new关键字，或者通过反射、克隆、反序列化。
当调用类的静态方法时，即当使用了字节码invokestatic指令
当使用类或者接口的静态字段时（final常量除外），即使用getstatic或者putstatic指令
当使用java.lang.reflect包中的方法反射类的方法时
当初始化子类时，必须先初始化父类
作为启动虚拟机、含有main方法的那个类除了以上情况属于主动使用外，其他情况均属于被动使用，被动使用不会引起类的初始化。

加载

装载类的第一个阶段
通过类的全限定名取得类的二进制流
转为方法区数据结构
在Java堆中生成对应的java.lang.Class对象

链接 -> 验证

目的：保证Class流的格式是正确的

文件格式的验证

是否以0xCAFEBABE开头
版本号是否合理

元数据验证（语义检查）

是否有父类
继承了final类？
非抽象类实现了所有的抽象方法

字节码验证 (很复杂)

跳转指令是否指向正确的位置
操作数类型是否合理

符号引用验证

符号引用的直接引用是否存在

链接 -> 准备

当一个类验证通过后，虚拟机就会进入准备阶段，在这个阶段，虚拟机会为这个类分配相应的内存空间，并设置初始值。

类型	默认初始值
nt	0
long	0L
short	(short)0
char	\u0000
boolean	false
reference	null
float	0f
double	0f

注意：java并不支持boolean类型，对于boolean类型，内部实现是Int，由于int的默认值是0，故对应的，boolean的默认值是false

这里举个例子：

public static int v=1;

对于这句代码：

在准备阶段中，v会被设置为0
在初始化<clinit>方法中，v才会被设置为1
对于static final类型（常量），在准备阶段就会被赋上正确的值
public static final int v=1;

链接 -> 解析

解析阶段的任务就是将类、接口、字段和方法的符号引用转为直接引用。
符号引用只是一种表示的方式，比如某个类继承java.lang.object，在符号引用阶段，只会记录该类是继承”java.lang.object”，以这种字符串的形式保存，但是不能保证该对象被记载。

直接引用就是真正能使用的引用，它是指针或者地址偏移量，引用对象一定在内存。最终知道在内存中到底放在哪里。

替换后，Class才能索引到它要用的那些内容。

初始化

初始化时类装载的最后一个阶段。如果前面的步骤没有出现问题，那么表示类可以顺利装载到系统中。此时，类才会开始执行java字节码。

初始化阶段的重要工作是执行类的初始化方法<clinit>方法，<clinit>是由编译器自动生成的，它是由类静态成员的赋值语句以及static语句块合并产生的。

static变量的赋值语句
static{}语句

子类的<clinit>调用前保证父类的<clinit>被调用，因此，在虚拟机中第一个被执行的<clinit>方法的类肯定是java.lang.Object

实验:

public class Test extends A
{
    static {
        System.out.println("Test");
    }
    public static void main(String[] args)
    {
        A a = new A();
    }
}

class A {
    static {
        System.out.println("A");
    }
}

输出：

A
Test

<clinit>是线程安全的

那么Java.lang.NoSuchFieldError错误可能在什么阶段抛出呢？

很显然是在链接的验证阶段的符号引用验证时会抛出这个异常，或者NoSuchMethodError等异常。

什么是类装载器ClassLoader

ClassLoader是一个抽象类
ClassLoader的实例将读入Java字节码将类装载到JVM中
ClassLoader可以定制，满足不同的字节码流获取方式（譬如从网络中加载，从文件中加载）
ClassLoader负责类装载过程中的加载阶段

ClassLoader的重要方法

这里写图片描述

系统中的ClassLoader

BootStrap ClassLoader（启动ClassLoader）
Extension ClassLoader（扩展ClassLoader）
App ClassLoader （应用ClassLoader/系统ClassLoader）
Custom ClassLoader(自定义ClassLoader)

每个ClassLoader都有一个Parent作为父亲( BootStrap除外)

JDK中ClassLoader默认设计模式 – 协同工作

这里写图片描述

自底向上检查类是否被加载，一般情况下，首先先从AppClassLoader中调用findLoadedClass查看是否已经加载，如果没有加载，则会交给父类，ExtensionClassLoader去查看是否加载，还没加载，则再调用其父类，BootstrapClassLoader查看是否已经加载，如果仍然没有，自顶向下尝试加载类，那么从 BootstrapClassLoader到 AppClassLoader依次尝试加载。

其中Bootstrap ClassLoader之中的参数 -Xbootclasspath可以指定加载的路径，这样该路径下的类也会存在于Bootstrap ClassLoader之中。

为了证明自顶向下尝试加载类,举个例子：
这里写图片描述