深入理解JVM之类加载

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title: 【学习】深入理解JVM之类加载.md
date: 2019-10-20 22:20:06
tags: JVM 类加载
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Java类的加载,连接,初始化都是在程序运行期间执行的

## Java 虚拟机与程序的生命周期

1. 执行 System.exit()方法
2. 程序正常结束
3. 遇到异常或错误终止
4. 由于操作系统或程序虚拟机进程错误

以上的情况都可以结束生命周期

## Java 类加载的方式

1. 本地系统直接加载
2. 通过网络下载.class 文件
3. 通过zip，jar 等归档文件加载
4. 从专有数据库中加载.class 文件
5. 通过java 文件动态编译源文件得到.class 文件

## 类加载器有哪些

- 系统自带的类加载器
- 根类加载器（Bootstrap ClassLoader）
- 扩展类加载器（Extension ClassLoader）
- 系统类加载器（System ClassLoader）
- 用户自定义类加载器
- 通过ClassLoader来实现自定义的类加载器

使用java.lang.ClassLoader的子类，通过ClassLoader来实现自定义的类加载器，这个过程中可以定义类的**加载方式**，**加载时机**以及加载过程中做一些事情。

## 类加载过程

​ **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(虚拟机规范并未说明Class对象在哪里,HotSpot 虚拟机将其放在方法区)用来封装类在方法区内的数据结构**

- 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**符号引用换做**是**直接引用**

- 初始化

为类的静态变量赋予**正确的值**

## Java 程序对类的使用方式

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**才初始化

-XX:+TraceClassLoading 可以查看类加载

- 主动使用会初始化(7 个)

1. 创建类实例
2. 访问某个类或接口的静态变量,或者对该类的静态变量赋值
3. 调用类的静态方法
4. 反射(Class.forName("com.test.Test"))
5. 初始化一个类的子类
6. java 虚拟机启动时,被表明为启动类的类
7. JDK1.7提供的实例解析结果REF_getStatic,REF_putStatic,REF_invokeStatic句柄对应的类没有初始化则初始化

- 被动使用初始化

> 对于静态字段来说，只有**直接定义了该字段的类**才会被初始化

~~~java
public class Mytest1 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(Mychirld1.str);
}
}

/**
* 对于静态字段来说，只有直接定义了该字段的类才会被初始化
*/
class Myparent1 {
public static String str = "hello world ！";

static {
System.out.println("current in Myparent1");
}
}

class Mychirld1 extends Myparent1{
public static String str2 = "hello world2 ！";
static {
System.out.println("current in Mychirld1");
}
}

>>>>>>
current in Myparent1
hello world ！
~~~

main 方法里使用子类去调用了父类的静态变量 因只有直接定义了该字段的类才会被初始化,所以先初始化打印父类的静态代码块内容,且子类不初始化

> 当一个类初始化的时候,要求其父类全部初始化完毕

这个是主动使用,就会初始化

~~~java
public class Mytest1 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(Mychirld1.str2);
}
}

/**
* 对于静态字段来说，只有直接定义了该字段的类才会被初始化
*/
class Myparent1 {
public static String str = "hello world ！";

static {
System.out.println("current in Myparent1");
}
}

class Mychirld1 extends Myparent1{
public static String str2 = "hello world2 ！";
static {
System.out.println("current in Mychirld1");
}
}

>>>>>>
current in Myparent1
current in Mychirld1
hello world2 ！
~~~

main 方法中调用了子类的静态变量,主动初始化子类,根据类的加载顺序会先初始化父类,所以先打印父类的静态代码块中的东西,在打印子类的.

> 被 final 修饰的变量

当一个main 方法引用了一个类的被 final 修饰的静态变量会主动触发其初始化么?

~~~java
public class Mytest2 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(Myparent2.str);
}
}

class Myparent2 {
public static final String str = "hello world ！";

static {
System.out.println("current in Myparent1");
}
}

>>>>>
hello world ！
~~~

答案是不会的,

因为被 final 修饰作为一个常量,会在编译阶段,就会被放置在调用该常量的方法所在的类的常量池中.本质上,调用该常量的类和常量定义的类已经没有直接引用的关系了,我们将编译时期Myparent2.class 删除,运行 main 方法也会打印hello world ！

>创建数组实例

~~~java
public class Mytest3 {
public static void main(String[] args) {
Myparent3[] myparent3s = new Myparent3[1];
}
}

class Myparent3 {
static {
System.out.println("current in parent3");
}

}
~~~

这种情况什么输出都没有.因为对于数组实例来说,其类型是由 JVM 在运行期动态生成

> 接口初始化

接口中的字段默认都是public static final

***当一个接口初始化时，并不要求其父接口都完成了初始化只有在真正使用到父接口的时候（如引用到接口中所定义的常量时），才会初始化（但子接口初始化，父接口一定会被加载）***

~~~java
public class Mytest5 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(Mychirld5.b);
}
}

interface Myparent5 {
public static final int a = 7;

}

interface Mychirld5 extends Myparent5 {
public static final int b = new Random().nextInt(2);
}

>>>>
可通过 -XX:+TraceClassLoading查看父接口是否被初始化
~~~

> 助记符

```
/**
* 助记符
*
* idc 表示将 int，float 或是 String 类型的常量值从常量池中推送至栈顶
* bipush 表示将单字节（-128~127）的常量值推送至栈顶
* sipush 表示将一个短整型常量值（-32768~32767）推送至栈顶
* iconst_1 表示将 int 类型 1 推送至栈顶（iconst_1 - iconst_5）
*/
```

## 总结

类加载的整个过程

开始 ---> 有类加载器加载类 ---> 连接 ----> 初始化 ---> 使用类 ---> 卸载

​ |---->验证

​ | ----> 准备

​ | ----> 解析

> 加载

就是把二进制类型的 java 类型读入 java 虚拟机红

> 连接

验证:

确保被加载的类的**正确性

准备:

1.为变量分配内存,设置默认值 2.在未达到初始化,类变量都没有初始化为真正的初始值

解析:

在类型的常量池中,寻找类,接口,字段和方法的符号引用,把这些引用替换为直接引用的过程

> 初始化

为 变量赋初始值

> 类实例化

1.为新的对象分配内存 2.为实例变量赋默认值3.为实例变量赋正确的初始值