浅谈JVM-图解类加载机制

一、目录

二、类加载机制流程

1、什么是类加载机制？

　　JVM把class文件加载到内存里面，并对数据进行校验、准备、解析和初始化，最终能够被形成被JVM可以直接使用的Java类型的过程。

2、类加载流程图

3、加载

1. 将class文件加载在内存中。
2. 将静态数据结构(数据存在于class文件的结构)转化成方法区中运行时的数据结构(数据存在于JVM时的数据结构)。
3. 在堆中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为数据访问的入口。

4、链接

　链接就是将Java类的二进制代码合并到java的运行状态中的过程。

• 验证:确保加载的类符合JVM规范与安全。
• 准备:为static变量在方法区中分配空间，设置变量的初始值。例如static int a=3，在此阶段会a被初始化为0，其他数据类型参考成员变量声明。
• 解析:虚拟机将常量池的符号引用转变成直接引用。例如"aaa"为常量池的一个值，直接把"aaa"替换成存在于内存中的地址。
  • 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地定位到目标即可。符号引用与虚拟机实现的内存布局无关，引用 的目标并不一定已经加载到内存中。
  • 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。直接引用是与虚拟机实现的内存布局相关的，如果有了直接引用，那么引用的目标必定已经在内存中存在。

5、初始化

　　初始化阶段是执行类构造器<clinit>()方法。在类构造器方法中，它将由编译器自动收集类中的所有类变量的赋值动作(准备阶段的a正是被赋值a)和静态变量与静态语句块static{}合并，初始化时机后续再聊。

6、使用

　　正常使用。

7、卸载

　　GC把无用对象从内存中卸载。

三、类加载与初始化时机

1、类加载时机

　　当应用程序启动的时候，所有的类会被一次性加载吗？估计你早已知道答案，当然不能，因为如果一次性加载，内存资源有限，可能会影响应用程序的正常运行。那类什么时候被加载呢？例如，A a=new A()，一个类真正被加载的时机是在创建对象的时候，才会去执行以上过程，加载类。当我们测试的时候，最先加载拥有main方法的主线程所在类。

2、类初始化时机

　主动引用(发生类初始化过程)

1. new一个对象。
2. 调用类的静态成员(除了final常量)和静态方法。
3. 通过反射对类进行调用。
4. 虚拟机启动，main方法所在类被提前初始化。
5. 初始化一个类，如果其父类没有初始化，则先初始化父类。

　被动引用(不会发生类的初始化)

1. 当访问一个静态变量时，只有真正声明这个变量的类才会初始化。(子类调用父类的静态变量，只有父类初始化，子类不初始化)。
2. 通过数组定义类引用，不会触发此类的初始化。
3. final变量不会触发此类的初始化，因为在编译阶段就存储在常量池中。

四、图解分析类加载

public class ClassLoaderProduce {
    static int d=3;
    static{
        System.out.println("我是ClassLoaderProduce类");
    }
    public static void main(String [] args){
        int b=0;
        String c="hello";
        SimpleClass simpleClass=new SimpleClass();
        simpleClass.run();
    }
}

class SimpleClass{
    static int  a=3;
    static{
        a=100;
        System.out.println(a);
    }

    public SimpleClass(){
        System.out.println("对类进行加载！");
    }

    public void run(){
        System.out.println("我要跑跑跑！");
    }
}

步骤一：装载ClassLoaderProduce类，在方法区生成动态数据结构(静态变量、静态方法、常量池、类代码)，并且在堆中生成java.lang.Class对象；然后进行链接

步骤二：初始化：把static{}与静态变量合并存放在类构造器当中，对静态变量赋值。 1-5行执行完毕。

步骤三：执行main方法，首先在栈里面生成一个main方法的栈祯，定义变量b、c，注意此处的变量b、c存储的常量池存储的变量的地址，如图所示。

步骤四：创建SimpleClass对象；跟上面步骤类似：加载-链接-初始化。然后，调用run()方法的时候，它会通过classLoader局部变量的地址寻找到类的class对象并且调用run()方法