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    深入理解JVM之类加载机制详解

    栏目:代码类 时间:2019-09-15 14:01

    本文实例讲述了深入理解JVM之类加载机制。分享给大家供大家参考,具体如下:

    概述

    虚拟机把描述类的数据从Class文件加载到内存,并对数据进行校验、转换解析和初始化,最终形成可以被虚拟机直接使用的Java类型,这就是虚拟机的类加载机制。

    与那些在编译时需要进行链接工作的语言不同,在Java语言里,类型的加载、连接和初始化过程都是在程序运行期间完成的,例如import java.util.*下面包含很多类,但是,在程序运行的时候,虚拟机只会加载哪些我们程序需要的类。这种策略虽然会令类加载时稍微增加一些性能开销,但是会为Java应用程序提供高度的灵活性。

    类加载的时机

    类从创建起(这里的类也可能是接口,下同),就注定了其是有生命周期的(这里的生命周期指的是类在运行期间所经历的过程,与是否存储在存储介质上无关)。类从被虚拟机加载到内存中开始,到卸载出内存为止,它的生命周期经历了加载(Loading)、验证(Verification)、准备(Preparation)、解析(Resolution)、初始化(Initialization)、使用(Using)和卸载(Unloading),一共七个阶段,其中验证、准备、解析部分统称为连接。这七个阶段可以用如下图描述:

    类的生命周期

    从上图中可以明显看出各个阶段是有顺序的,加载、验证、准备、初始化这个5个阶段的顺序是固定的,也就是说类的加载过程必须按照这种顺序按部就班开始;解析阶段则不一定,解析阶段的工作完全可能在初始化之后才开始,之所以这么设计,就是为了支持Java语言的动态绑定。还有一点需要注意的是,虽然上述的5个阶段可能按照顺序开始,但是并不是说一个接一个阶段完成后才开始,一个阶段的进行完全可能激活另一个阶段的进行,交叉混合式的进行

    那么什么情况下需要开始类加载过程的第一个阶段,加载到内存中呢?这就不得不涉及两个概念:主动引用和被动引用。根据Java虚拟机的规范,只有5中情况属于主动引用:

    遇到new(使用new 关键字实例化一个对象)、getstatic(读取一个类的静态字段)、putstatic或者invokestatic(设置一个类的静态字段)这4条指令的时候,如果累没有进行过初始化。则需要先触发其初始化。

    使用反射进行反射调用的时候,如果类没有初始化,则需要先触发其初始化。

    当初始化一个类的时候,如果其父类没有初始化,则需要先触发其父类的初始化

    程序启动需要触发main方法的时候,虚拟机会先触发这个类的初始化

    当使用jdk1.7的动态语言支持的时候,如果一个java.lang.invoke.MethodHandler实例最后的解析结果为REF_getStatic、REF_pusStatic、REF_invokeStatic的方法句柄(句柄中包含了对象的实例数据和类型数据,句柄是访问对象的一种方法。句柄存储在堆中),并且句柄对应的类没有被初始化,那么需要先触发这个类的初始化。

    5种之外情况就是被动引用。被动引用的经典例子有:

    通过子类引用父类的静态字段
    这种情况不会导致子类的初始化,因为对于静态字段,只有直接定义静态字段的类才会被触发初始化,子类不是定义这个静态字段的类,自然不能被实例化。

    通过数组定义来引用类,不会触发该类的初始化
    例如, Clazz[] arr = new Clazz[10];并不会触发。

    常量不会触发定义常量的类的初始化
    因为常量在编译阶段会存入调用常量的类的常量池中,本质上并没有引用定义这个常量的类,所以不会触发定义这个常量的类的初始化。

    对于这5种主动引用会触发类进行初始化的场景,在java虚拟机规范中限定了