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。其中验证、准备、解析三个阶段统称为连接(Linking)如下图所示:
类的生命周期加载、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的开始,而解析阶段则不一定:他在某些情况下可以在初始化阶段之后在开始,这是为了支持java语言的运行时绑定。
加载
加载是类加载过程的一个阶段,在加载阶段,虚拟机需要完成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。
2、将这个字节流所代表的竞态存储结构转化为方法区的运行是数据结构。
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
验证是连接阶段的第一步,这一阶段的目的是为了确保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。验证阶段非常重要,这个阶段是否严谨,直接决定了java虚拟机是否能承受恶意代码的攻击,从执行性能的角度上讲,验证阶段的工作量在虚拟机的类加载子系统中又占了相当大的一部分。验证阶段大致上会完成4个阶段的验证动作:文件格式验证、元数据验证、字节码验证、符号引用验证。
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。这个阶段有两个容易产生混淆的概念需要强调一下,首先,这时候进行内存分配的仅包含类变量(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话时随着对象一起分配在java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 a = 123;
那变量value在准备阶段过后初始值为0而不是123.
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,符号引用在Class文件中他以CONSTANT_Class_info,CONSTANT_Field_info,CONSTANT_Method_info等类型的常量出现。
符号引用:符号引用以一组符号来描述所引用的目标,符号可以是任何形式的字面量,只要使用时能无歧义的定位到目标即可。符号引用与虚拟机实现的内存布局无关,引用的目标并不一定加载到内存中。
直接引用:直接引用可以是直接指向目标的指针、相对偏移量或是一个能间接定位到目标的句柄。直接引用是和虚拟机实现的内存布局相关的,统一符号引用在不同虚拟机实例上翻译出来的直接引用一般会不同。如果有了直接引用,那引用的目标必定已经在内存中存在了。
初始化
类初始化阶段是类加载过程的最后一步,前面的类加载过程中,除了在加载阶段用户应用程序可以通过自定义类加载其参与之外,其余动作完全由虚拟机主导和控制。到了初始化阶段,才真正开始执行类中定义的java程序代码。
准备阶段,变量已经赋过一次系统要求的初始值,而在初始化阶段,则根据程序员通过程序指定的主观计划去初始化类变量和其他资源,或者可以从另外一个角度来表达:初始化阶段是执行类构造器方法的过程。
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