java类生命周期，类的“加载，连接，初始化，使用，卸载过程”详解

“ 如果说核心类库的 API 比做数学公式的话，那么 Java 虚拟机的知识就好比公式的推导过程”

每本Java入门书籍在介绍Java这门语言的时候都会提到Java跨平台，“一次解释，到处运行的特点“，功臣就是jvm（Java Virtual Machine，Java虚拟机）。

但是，如果将jvm只与Java语言绑定在一起，那么理解就过于狭隘了，Java虚拟机发展到现在已经脱离了Java语言，形成了一套相对独立，高性能的执行方案。

除了以上提到的几种语言之外，scala,热门的kotlin都可以运行在jvm上面。

01 类生命周期

类从被加载到虚拟内存中开始，到卸载内存为止，它的整个生命周期包括:

小提示：

1.加载阶段和连接阶段有时候是交叉进行的，不需要等到完全加载结束。

2. 解析阶段有时候可以再初始化之后再做。Jvm仅仅规定了：如果某些字节码使用了符号引用，那么在执行这些字节码之前，需要完成对这些符号引用的解析。
3. 但是这些过程总的开始时间和完成时间都是上图固定顺序。
4. 这里的“加载阶段”和我们常说的“类加载”是两回事，“类加载”指的是虚线框中三部分加起来。

02 连接（Linking）

验证：

当一个类被加载之后，必须要验证一下这个类是否合法，比如这个类是不是符合字节码的格式、变量与方法是不是有重复、数据类型是不是有效、继承与实现是否合乎标准等等。

我们平常写代码很多时候第一步都是写校验，jvm也是这个思路，Java 编译器生成的类文件必然满足 Java 虚拟机的约束条件，但是为了防止“解字节码注入”。

准备：

就是为类的静态变量分配内存并设为 jvm默认 的初值，而不是我们设置的，我们设置的会在后面一个阶段“初始化”期间来做，对于非静态的变量，则不会为它们分配内存。

jvm默认的初值是这样的：

基本类型（int、long、short、char、byte、boolean、float、double）的默认值为0。其中boolean只有true,false两种类型，对应到jvm值分别是数据1，0。

引用类型（对象，数组）的默认值为null。

构造其他跟类层次相关的数据结构，比如说用来实现虚方法的动态绑定的方法表。

在 class 文件被加载至 Java虚拟机之前，这个类无法知道其他类及其方法、字段所对应的具体地址，甚至不知道自己方法、字段的地址。因此，每当需要引用这些成员时，Java 编译器会生成一个符号引用。在运行阶段，这个符号引用一般都能够无歧义地定位到具体目标上。

解析：

上面说到的“在运行阶段，这个符号引用一般都能够无歧义地定位到具体目标上”，就是在解析阶段进行的符号解析。

这个阶段目的正是将常量池中的符号引用转换解析成为实际引用。在解析阶段，jvm会将所有的类或接口名、字段名、方法名转换为具体的内存地址，从而让用到了别的类或者接口的类能找到和加载其他的类/接口。

如果符号引用指向一个未被加载的类，或者未被加载类的字段或方法，那么解析将触发这个类的加载（但未必触发这个类的链接以及初始化。）

03 初始化

在 Java 代码中，如果要初始化一个静态字段，我们可以在声明时直接赋值，也可以在静态代码块中对其赋值。除了final static修饰的常量，直接赋值操作以及所有静态代码块中的代码，则会被 Java 编译器置于同一方法中，并把它命名为 < clinit >。

类加载的最后一步是初始化，目的便是为标记为常量值的字段赋值，以及执行 <clinit > 方法的过程。Java 虚拟机会通过加锁来确保类的 < clinit > 方法仅被执行一次。

类初始化的触发情况：

当虚拟机启动时，初始化用户指定的主类（main函数）；

当遇到用以新建目标类实例的 new 指令时，初始化 new 指令的目标类；

当遇到调用静态方法的指令时，初始化该静态方法所在的类；

当遇到访问静态字段的指令时，初始化该静态字段所在的类；

子类的初始化会触发父类的初始化；

如果一个接口定义了 default 方法，那么直接实现或者间接实现该接口的类的初始化，会触发该接口的初始化；

使用反射 API 对某个类进行反射调用时，初始化这个类；

当初次调用 MethodHandle 实例时，初始化该 MethodHandle 指向的方法所在的类。

设计模式中单例延迟加载，便是充分利用了这个特点。

04 卸载

那么多的类，什么时候卸载谁呢？关于卸载谁，满足如下条件：

·      该类所有的实例都已经被回收，也就是java堆中不存在该类的任何实例；

·      加载该类的ClassLoader已经被回收；

·      该类对应的java.lang.Class对象没有任何地方被引用，无法在任何地方通过反射访问该类的方法。

关于什么时候卸载，当以上条件都满足了，垃圾回收时候回在方法区清空类信息进行卸载，英雄迟暮，这个类的一生也就走到了尽头了。

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