虚拟机类加载机制（深入理解java虚拟机学习笔记）

类的生命周期：

加载，验证，准备，解析，初始化，使用，卸载。其中验证，准备，解析3个部分统称为连接。

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。

 

在且只在以下5种场景，必须对类进行初始化操作：

1）使用new关键字实例化对象的时候，读取或设置一个类的静态字段时，以及调用一个类的静态方法时。

2）使用java.lang.reflect包对类进行反射调用时。

3）初始化一个子类，但其父类未初始化时。

4）虚拟机启动时的主类，即包含main()方法的类。

5）使用1.7的动态语言支持//TODO

 

类加载的过程：

1）加载

加载指的是以下三件事情：

<1> 通过一个类的全限定名来获取此类的二进制字节流。

<2> 将字节流中数据转换为方法区的运行时数据结构。

<3> 在内存中生成一个java.lang.Class 对象，作为这个类的方法区数据的访问入口（接口）。

2）验证

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虚拟机的要求，并且不会危害虚拟机的安全。

原因：Class文件不一定由编译而来，可能出现问题。包括：

<1> 文件格式验证

目的是保证字节流能正确的解析并存入方法区。部分验证点如下：

主次版本号是否在当前虚拟机的处理范围。

常量池中各常量tag标志是否正常。

指向常量池的各索引值是否正确。

......

<2> 元数据验证

目的是保证字节码描述的语义信息符合JAVA语言规范，如：

是否有父类（除了object类，所有类都要有父类）

是否继承了不允许被继承的类

字段是否与父类矛盾（如覆盖了父类的final字段）

......

<3> 字节码验证

目的是通过数据流和控制流分析，保证程序语义是合法的，符合逻辑的。如保证跳转指令不会跳转到方法体以外的字节码指令上。

<4> 符号引用验证

该验证发生在虚拟机将符号引用转换为直接引用时，将在解析阶段发生。包括：

符号引用中通过字符串描述的全限定名是否能找到对应的类（父类初始化与子类之前）

指定类中是否有符合方法/字段描述符以及简单名称的方法和字段。

符号引用的类/字段/方法的访问性。

 

此外，验证阶段可以通过-Xverify:none关闭。

 

3）准备

此阶段为类变量分配内存并设置变量初始值，该初始值指的是数据类型的零值。

4）解析

此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。CONSTANT_Fieldref_info只包含其他类的字段，本类中定义的字段不会被此描述。

<1> 字段解析

首先解析字段所属类或接口C，然后按以下顺序查找：C本身，C接口，C父类。

<2> 类方法解析

首先解析方法所属类C，然后按以下顺序查找：C本身，C父类，C接口（此时说明C是抽象类，抛出异常）。

<3> 接口方法解析

首先解析方法所属接口C，然后按以下顺序查找：C本身，C父接口。

5）初始化

将执行<clinit>()方法。

 

类加载器

一个类由该类的类加载器与类本身唯一确定。

bootstrap classloader：加载<JAVA_HOME>\bin目录下的，或被-Xbootclasspath参数指定的路径下的，并被虚拟机识别的类库。

extension classloader：加载<JAVA_HOME>\lib\ext目录下的，或被java.ext.dirs系统变量所指定的路径下的所有类库。

application classloader：加载用户类路径上所指定的类库（classpath环境变量指定的路径）。

 

双亲委派模式：

如果一个类加载器收到了类加载的请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把这个请求委派给自己的父亲加载器去完成。

好处：java类也具备了一种带有优先级的层次关系。解决了基础类的统一问题。