类加载器加载机制

一 、类加载机制

类的加载指的是将类的.class文件中的二进制数据读入到内存中,将其放在运行时数据区的方法区内,然后在堆区创建一个 java.lang.Class对象,用来封装类在方法区内的数据结构

类加载的过程包括了加载、验证、准备、解析、初始化五个阶段

1、加载

”加载“是”类加机制”的第一个过程,在加载阶段,虚拟机主要完成三件事:

(1)通过一个类的全限定名来获取其定义的二进制字节流

(2)将这个字节流所代表的的静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构

(3)在堆中生成一个代表这个类的Class对象,作为方法区中这些数据的访问入口。

2、验证

验证的主要作用就是确保被加载的类的正确性。也是连接阶段的第一步。说白了也就是我们加载好的.class文件不能对我们的虚拟机有危害,所以先检测验证一下。他主要是完成四个阶段的验证:

(1)文件格式的验证:验证.class文件字节流是否符合class文件的格式的规范,并且能够被当前版本的虚拟机处理。这里面主要对魔数、主版本号、常量池等等的校验(魔数、主版本号都是.class文件里面包含的数据信息、在这里可以不用理解)。

(2)元数据验证:主要是对字节码描述的信息进行语义分析,以保证其描述的信息符合java语言规范的要求,比如说验证这个类是不是有父类,类中的字段方法是不是和父类冲突等等。

(3)字节码验证:这是整个验证过程最复杂的阶段,主要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。在元数据验证阶段对数据类型做出验证后,这个阶段主要对类的方法做出分析,保证类的方法在运行时不会做出危害虚拟机安全的事。

(4)符号引用验证:它是验证的最后一个阶段,发生在虚拟机将符号引用转化为直接引用的时候。主要是对类自身以外的信息进行校验。目的是确保解析动作能够完成。

对整个类加载机制而言,验证阶段是一个很重要但是非必需的阶段,如果我们的代码能够确保没有问题,那么我们就没有必要去验证,毕竟验证需要花费一定的的时间。当然我们可以使用-Xverfity:none来关闭大部分的验证。

3、准备

准备阶段主要为类变量分配内存并设置初始值,类被加载,类的实例化对象没有被加载,此时的操作是在堆内存中的方法区中处理

(1)类变量(static)会分配内存,但是实例变量不会,实例变量主要随着对象的实例化一块分配到java堆中,

(2)这里的初始值指的是数据类型默认值,而不是代码中被显示赋予的值

4、解析

解析阶段主要是虚拟机将常量池中的符号引用转化为直接引用的过程。

符号引用:以一组符号来描述所引用的目标,可以是任何形式的字面量,只要是能无歧义的定位到目标就好,就好比在班级中,老师可以用张三来代表你,也可以用你的学号来代表你,但无论任何方式这些都只是一个代号(符号),这个代号指向你(符号引用)

直接引用:直接引用是可以指向目标的指针、相对偏移量或者是一个能直接或间接定位到目标的句柄。和虚拟机实现的内存有关,不同的虚拟机直接引用一般不同。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、方法句柄和调用点限定符7类符号引用进行。

5、初始化

这个阶段就是执行类构造器< clinit >()方法的过程

在Java中对类变量进行初始值设定有两种方式:

①声明类变量是指定初始值

②使用静态代码块为类变量指定初始值

类初始化时机:只有当对类的主动使用的时候才会导致类的初始化,类的主动使用包括以下六种:

创建类的实例,也就是new的方式访问某个类或接口的静态变量,或者对该静态变量赋值调用类的静态方法反射(如 Class.forName(“com.shengsiyuan.Test”))初始化某个类的子类,则其父类也会被初始化Java虚拟机启动时被标明为启动类的类( JavaTest),直接使用 java.exe命令来运行某个主类好了,到目前为止就是类加载机制的整个过程,但是还有一个重要的概念,那就是类加载器。在加载阶段其实我们提到过类加载器,说是在后面详细说,在这就好好地介绍一下类加载器。