字节码(.class)文件的加载过程

类加载

 在Java代码中，类型的加载、连接与初始化过程都是在程序运行期间完成的。

类型可以是Class，Interface, 枚举等。

 

Java虚拟机与程序的生命周期

在如下几种情况下，Java虚拟机将结束生命周期

1)执行了System.exit() 方法

2)程序正常执行结束

3)程序在执行过程中遇到了异常或者错误而异常终止。

4) 由于操作系统出现错误导致Java虚拟机进程终止。

 

字节码文件的装载过程： 加载、连接（包括三个步骤： 验证 准备  解析）、初始化

加载：查找并加载类的二进制数据

连接：

　　验证：确保被加载的类的正确性

　　准备：为类的静态变量分配内存，并将其初始化为默认值

　　解析：把类中的符号引用转换为直接引用

　　　　符号引用：通俗的讲，是一种间接引用，如一个类中的方法引用了另外一个类，这是一种符号的表述。

       　　直接引用：就是通过指针的方式，直接指向了目标对象内存的位置，这样能一下子找到特定的方法。

初始化： 为类的静态变量赋予正确的初始值

 

 

一、类装载的条件

Java程序对类的使用方式分为两种

主动使用 

被动使用

所有的Java虚拟机实现必须在每个类或接口被Java程序“首次主动使用”时才初始化他们。

 

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。

这里的使用指主动使用，主动使用有以下几种情况：

1) 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、反序列化方式。

2) 当调用类的静态方法时。即当使用了字节码invokestatic指令

3)当使用类或者接口的静态字段时（final常量除外，此种情况只会加载类而不会进行初始化），即使用getstatic或者putstatic指令（可以使用jclasslib软件查看生成的字节码文件），或者对该静态字段赋值（putstatic指令）。

4)当使用java.lang.reflect包中的方法反射类的方法时。如Class.forName("com.example.Test")

5)当初始化子类时，必须先初始化父类

6)作为启动虚拟机，含有main方法的那个类

7)JDK1.7开始提供的动态语言支持

java.lang.invoke.MethodHandle实例的解析结果REF_getStatic， REF_putStatic，REF_invokeStatic句柄对应的类没有初始化，则初始化。

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，只是加载了类却没有初始化。（这里的初始化就是类加载的第三个阶段）

 

主动类和被动类的使用

 

二、类装载的过程

1、加载类： 处于类装载的第一个阶段

1.1 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，然后在内存中创建一个java.lang.Class对象（规范中并未说明Class对象位于哪里，HotSpot虚拟机将其放在方法区中），用来分装类在方法区内的数据结构。

加载类时，JVM必须完成

1)通过类的全名，获取类的二进制数据流。

2)解析类的二进制数据流为方法区内的数据结构，也就是将类文件放入方法区中

3)创建java.lang.Class类的实例，表示该类型

 

1.2 加载.class 文件的方式

从本地系统中直接加载

通过网络下载.class文件

从zip，jar等文档文件中加载.class 文件

从专有数据库中提取.class文件

将Java源文件动态编译为.class 文件（动态代理，JSP（JSP文件本质上是Sevlet，最终被编译为.class文件））

 

 

 

2、连接

2.1 验证字节码

验证字节码文件： 当类被加载到系统后，就开始连接操作，验证就是连接的第一步

主要目的是保证加载的字节码是否符合规范

验证的步骤如图：

 

 2.2 准备阶段

当一个类通过验证后，虚拟机就会进入准备阶段。准备阶段是正式为类变量（static修饰的变量）分配内存并设置类变量初始值，这些内存都将在方法区进行分配。这个时候进行内存分配的仅是类变量，不包括类实例变量，实例变量将会在对象实例化时随着对象一起分配在堆上。为类变量设置初始值是设为其数据类型的“零值”。

比如： public static int num = 10； 这个时候就会为num变量赋值为0

Java虚拟机为各种类型变量默认的初始值如表：

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

如果类中属于常量的字段，那么常量字段也会在准备阶段被附上正确的值，这个赋值属于java虚拟机的行为，属于变量的初始化。在准备阶段，不会有任何java代码被执行。

 

2.3 解析类

解析阶段的任务就是将类、接口、字段和方法的符号引用直接转为直接引用。

符号引用就是一些字面量的引用。比较容易理解的就是在Class类文件中，通过常量池进行大量的符号引用。

 

3、初始化

为类的静态变量赋予正确的初始值。

 

三、类的使用和卸载

除了上面三个步骤，加载，连接，初始化，还有下面两个过程：使用和卸载

4、使用： 如类创建一个对象，调用类里的方法。

5、卸载：.class 文件加载到内存中，形成了一个自己的数据结构驻留在内存中，还可以从内存中销毁掉，称之为卸载。

   　　卸载以后，就不能再创建类的对象了。可以重新加载到内存中。（开发人员很少使用卸载）

以上就是类加载的5个过程。

 

参考： https://blog.csdn.net/qq_20610631/article/details/82709187