JVM类加载机制（一）

一、概念

　　程序编译后，生成class文件，经过加载、验证、准备、解析、初始化，最终使程序可以被JVM识别。

二、类的生命周期

　　类从被加载到虚拟机内存开始，到卸载出虚拟机内存结束，一共经历加载、验证、准备、解析、初始化、使用、卸载七个阶段。

其中验证、准备、解析统称为连接。

　　借用网上的图：

　　其中解析过程在某些情况下可以在初始化之后执行，这是为了支持JAVA的动态绑定。

三、类的初始化时机

　　1. 使用new实例化对象

　　2. 反射

　　3. 初始化一个类时，发现父类没有被初始化，先初始化父类

　　4. 指定要执行的主类包含main方法

　　5. 使用JDK1.7的动态语言支持时，MethodHandle实例包含REF_getputinvoke static句柄，且对应类未初始化

　　以上场景行为称为对类的主动引用，而被动引用不会被初始化，包含以下几个场景：

　　1. System.out.print(SubClass.value); // value的引用在父类SuperClass中

　　2. SuperClass[] sca =new SuperClass[10]; // 数组类型不会触发类的初始化

　　　　数组类型是jvm自动生成、继承Object的子类。

　　3.System.out.print(Constants.HELLOWORLD); // 常量类在编译时将进入常量池，本质上不会调用Constants类的初始化。

四、类加载过程

　　1. 加载

• 根据（包名+类名）获取该类的二进制流
• 将二进制流的静态存储结构转化为方法区的运行时存储结构
• 生成 java.lang.Class对象，并作为该类的唯一入口

　　2. 验证

• 文件格式验证：是否以0xCAFEBABE开头、class文件版本号等
• 元数据验证：语义分析，保证描述的信息符合java规范，这一步并未涉及方法体内
• 字节码验证：方法体内部代码是否合法、符合逻辑
• 符号引用验证：是否能定位到类，验证字段、类、接口方法的访问权限

　　3. 准备

　　static修饰的变量将被设置为零值。

　　

 　　public static int value = 123; // 在准备阶段将被赋0

　　 public static final int value = 123; // 如果是常量，将直接初始化，而不是0，因为final的意思是：不可变的。

　　4. 解析

　　符号引用->直接引用

　　5. 初始化

　　初始化阶段才开始真正的执行JAVA代码，该阶段是虚拟机执行类构造器<clinit>()方法的过程。

　　<clinit>()方法有以下特点：

• 按语义顺序收集类变量的赋值动作和静态语句块static{ },其中静态语句块只能访问在它之前定义的变量，在它之后的只能赋值。

　　

public class Test {
    static {
        i = 0;                // 给变量赋值可以正常编译通过
        System.out.print(i);  // 这句编译器会提示“非法向前引用”
    }
    static int i = 1;
}

• 保证子类的<clinit>()方法在执行之前，父类的<clinit>()已经执行完成。

static class Parent {
    public static int A = 1;
    static {
        A = 2;
    }
}
 
static class Sub extends Parent {
    public static int B = A;
}
 
public static void main(String[] args) {
     System.out.println(Sub.B);  // 输出结果是父类中的静态变量 A 的值，也就是 2。
}

• <clinit>()对于接口或类不是必须的，如果一个类没有对类变量的赋值动作，且无静态方法块static{},编译器可以

不为该类生成<clinit>()方法。

• 接口有变量赋值动作时，执行<clinit>()不会执行父类的<clinit>(),实现该接口的类初始化时不会执行接口的<clinit>方法
• 多线程下，jvm保证类的<clinit>被正确的加锁和同步，多个线程同时初始化类构造器，将只有一个类初始化，其他将

阻塞，所以<clinit>有耗时操作时将会造成线程阻塞。