- 类加载器子系统负责从文件系统或者网络中加载Class文件, class文件在文件开头有特定的文件标识
- ClassLoader 只负责 class 文件的加载, 至于它是否可以运行, 则由Execution Engine 决定
- 加载的类信息存放于一块称为方法区的内存空间。除了类的信息外, 方法区中还会存放运行时常量池信息, 可能还包括字符串字面量和数字常量 (这部分常量信息是Class文件中常量池部分的内存映射)
class file 加载到 JVM 中, 被称为 DNA元数据模板, 放在方法区
2.2 类的加载过程对于这样一个类:
public class HelloLoader {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("谢谢ClassLoader加载我....");
System.out.println("你的大恩大德, 我下辈子再报！");
}
}
它的加载过程如下
- 执行 main() 方法 需要先加载类 HelloLoader
- 加载成功则进行接下来的链接和初始化等操作, 完成后调用静态方法 main()
- 加载失败则抛出异常
完整流程
加载 Loading --> 链接 linking (验证 Verification --> 准备 Preparation --> 解析 Resolution) --> 初始化 Initialization
1．通过一个类的全限定名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
链接分为三个阶段: Verification Preparation Resolution
- 验证 (Verify)
- 目的在于确保 Class 文件的字节流中包含信息符合当前虚拟机要求, 保证被加载类的正确性,不会危害虚拟机自身安全
- 主要包括四种验证: 文件格式验证, 元数据验证, 字节码验证, 符号引用验证
- 使用 BinaryViewer 查看 字节码文件，其开头均为 CAFE BABE ，如果出现不合法的字节码文件，那么将会验证不通过
- 准备 (Prepare)
- 为类变量分配内存并且设置该类变量的默认初始值, 即零值
- 这里不包含用final修饰的static, 因为final在编译的时候就会分配了, 准备阶段会显式初始化
- 这里不会为实例变量分配初始化, 类变量会分配在方法区中, 而实例变量是会随着对象一起分配到Java堆中
- 解析 (Resolve)
- 将常量池内的符号引用转换为直接引用的过程
- 事实上, 解析操作往往会伴随着JVM在执行完初始化之后再执行
- 符号引用就是一组符号来描述所引用的目标。符号引用的字面量形式明确定义在《java 虚拟机规范》的 class 文件格式中。直接引用就是直接指向目标的指针、相对偏移量或一个间接定位到目标的句柄
- 解析动作主要针对类或接口、字段、类方法、接口方法、方法类型等
对应常量池中的 COCNSTANT_Class_info、CONSTANT_Fieldref_info、CONSTANT_Methodref_info等
符号引用
反编译 class 文件就可以查看符号引用
2.2.3 初始化- 初始化阶段就是执行类构造器方法
() 的过程 - 此方法不需定义，是 javac 编译器自动收集类中的所有类变量的赋值动作和静态代码块中的语句合并而来。也就是说，当我们代码中包含 static 变量的时候，就会有
() 方法；如果当前类不存在static变量，那么它的字节码文件是不会存在 () () 方法中的指令按语句在源文件中出现的顺序执行 () 不同于类的构造器。(关联: 构造器是虚拟机视角下的 ()) - 若该类具有父类，JVM 会保证子类的
() 执行前，父类的 () 已经执行完毕 - 虚拟机必须保证一个类的
() 方法在多线程下被同步加锁
IDEA 可安装 JClassLib 插件
当代码中包含 static 变量 或者 静态代码块 (哪怕静态代码块为空) 的时候就会有
public class Main {
private static int num = 1;
static {
num = 3;
number = 20;
System.out.println(num);
// System.out.println(number); 报错: 非法的前向引用(可以赋值，但不能调用)
}
//linking之prepare：number = 0 --> initial:20 --> 10
private static int number = 10;
public static void main(String[] args) {
System.out.println(Main.num); // 3
System.out.println(Main.number); // 10
}
}
静态变量 number 的值变化过程如下 (按语句在源文件中出现的顺序执行)
- 准备阶段时：默认初始化 0
- 执行静态代码块：20
- 执行静态变量初始化：10
构造器是虚拟机视角下的
任何一个类声明后, 都至少有一个构造器
若该类具有父类，JVM会保证子类的
对于如下代码:
public class Main {
static class Father{
public static int A = 1;
static{
A = 2;
}
}
static class Son extends Father{
public static int B = A;
}
public static void main(String[] args) {
//加载Father类, 其次加载Son类
System.out.println(Son.B); // 2
}
}
加载流程如下：
- 首先, 执行 main() 方法需要加载 Main 类
- 获取 Son.B 静态变量，需要加载 Son 类
- Son 类的父类是 Father 类，所以需要先执行 Father 类的加载，再执行 Son 类的加载
虚拟机必须保证一个类的
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Runnable r = () -> {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "开始");
DeadThread dead = new DeadThread();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "结束");
};
Thread t1 = new Thread(r, "线程1");
Thread t2 = new Thread(r, "线程2");
t1.start();
t2.start();
}
}
class DeadThread {
static {
if (true) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "初始化当前类");
while (true) {
}
}
}
}
运行结果: 程序卡住
- 两个线程同时加载 DeadThread 类, 但是在类中的静态代码快有一个死循环
- 由于 DeadThread 类 的
() 被同步加锁, 所以只有一个线程抢到了同步锁, 然后在静态代码块中执行了死循环, 而另一个线程在等待同步锁的释放 (当锁释放后, 这个线程也不会执行 DeadThread 的静态代码块) - 最终只有一个线程先执行了 DeadThread 类的加载
