类的生命周期:
加载,验证,准备,解析,初始化,使用和卸载。其中验证,准备,解析3个部分统称为连接。
这7个阶段发生顺序如下图:
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其中加载,验证,准备,解析及初始化是属于类加载机制中的步骤。注意此处的加载不等同于类加载。
加载:
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
②.将这个字节流所代表的静态存储结构转换为方法区内的运行时数据结构
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。
验证:
是连接阶段的第一步,目的是为了确保Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求,并且不会危害虚拟机自身的安全。
包含四个阶段的校验动作
a.文件格式验证
验证字节流是否符合Class文件格式的规范,并且能被当前版本的虚拟机处理。
b.元数据验证
对类的元数据信息进行语义校验,是否不存在不符合Java语言规范的元数据信息
c.字节码验证
最复杂的一个阶段,主要目的是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。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。
d.符号引用验证
最后一个阶段的校验发生在虚拟机将符号引用转换为直接引用的时候,这个转换动作将在连接的第三个阶段——解析阶段中发生。
符号验证的目的是确保解析动作能正常进行。
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分配。只包括类变量。初始值“通常情况”下是数据类型的零值。
“特殊情况”下,如果类字段的字段属性表中存在ConstantValue属性,那么在准备阶段变量的值就会被初始化为ConstantValue属性所指定的值。
解析:
虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程。
“动态解析”的含义就是必须等到程序实际运行到这条指令的时候,解析动作才能进行。相对的,其余可触发解析的指令都是“静态”的,可以在刚刚完成加载阶段,还没有开始执行代码时就进行解析。
初始化:
类加载过程中的最后一步。
初始化阶段是执行类构造器<clinit>()方法的过程。
<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中的语句合并产生的。
<clinit>()与类的构造函数不同,它不需要显示地调用父类构造器,虚拟机会保证在子类的<clinit>()方法执行之前,父类的<clinit>()方法已经执行完毕。
简单地说,初始化就是对类变量进行赋值及执行静态代码块。
触发类加载的条件:
1.遇到new,getstatic,putstatic或invokestatic这4条字节码指令时,如果类没有进行过初始化,则需要先触发初始化。生成这4条指令的最常见的Java代码场景是:使用new关键字实例化对象的时候,读取或设置一个类的静态字段的时候(被final修饰,已在编译期把结果放入常量池的静态字段除外),以及调用一个类的静态方法的时候。
2.使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用的时候。
3.当初始化一个类的时候,发现其父类还没有进行过初始化,则需要先出发父类的初始化。
4.当虚拟机启动时,用户需要指定一个要执行的主类(包含main()方法的那个类),虚拟机会先初始化这个主类。
- 当使用JDK1.7的动态语言支持时,如果一个java.lang.invoke.MethodHandle实例最后的解析结果REF_getStatic,REF_putStatic,REF_invokeStatic的方法句柄,并且这个方法句柄所对应的类没有进行初始化,则需要先出发初始化。
类加载器
类加载器分类:
启动类加载器(Bootstrap ClassLoader): 由C++语言实现(针对HotSpot),负责将存放在<JAVA_HOME>\lib目录或-Xbootclasspath参数指定的路径中的类库加载到内存中,即负责加载Java的核心类。
其他类加载器: 由Java语言实现,继承自抽象类ClassLoader。如:
扩展类加载器(Extension ClassLoader): 负责加载<JAVA_HOME>\lib\ext目录或java.ext.dirs系统变量指定的路径中的所有类库,即负责加载Java扩展的核心类之外的类。
应用程序类加载器(Application ClassLoader): 负责加载用户类路径(classpath)上的指定类库,我们可以直接使用这个类加载器,通过ClassLoader.getSystemClassLoader()方法直接获取。一般情况,如果我们没有自定义类加载器默认就是用这个加载器。
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