类加载子系统

原创
2020/10/14 21:47
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整体流程图

ClassLoader作用

  • 类加载子系统负责从文件或者网络中加载class文件,class文件在文件开头有特定的文件标识。
  • ClassLoader只负责class文件的加载,至于它是否可以运行,则又Excution Engine决定
  • 加载的类信息存放于称为方法区的内存空间,除了类的信息外,方法区还会存放运行时常量池信息,可能还包括字符串字面量和数字常量(这部分常量信息是class文件中常量池部分的内存映射)

ClassLoader的角色

  • class file存在于本地磁盘上,可以理解为设计师画在纸上的模版,而最终这个模版在执行的时候,需要加载到jvm当中来,根据这个文件实例化出n个一模一样的实例
  • class file加载到jvm中,被称为DNA元数据模板,存在方法区
  • 在class文件->JVM->元数据模板,这个过程中需要一个运输工具扮演快递员的角色,就是我们的类加载器Class Loader。

类的加载过程

第一步:加载 Loading

  1. 通过一个类的全限定名获取此类的二进制字节流
  2. 将这个字节流所代表的静态存储结构,转化为方法区的运行时数据结构
  3. 内存中生成一个代表这个类的java.lang.class对象,作为作为方法区这个类各种数据的访问入口

第二步:链接 Linking

1. 验证

用途:确保class文件的字节流中包含的信息符合虚拟机的要求,保证被加载类的正确性,不会危害虚拟机自身安全。 主要包含四种验证:

  • 文件格式验证
  • 元数据验证
  • 字节码验证
  • 符号引用验证

2. 准备

用途:为变量分配内存,并设置该类变量的默认初始值

  • 这里不包含用final修饰的static,因为static被final修饰之后,就不再是变量了,而是常量,final在编译的时候就会分配了,准备阶段会显式初始化;
  • 这里不会为实例变量初始化,类变量会分配在方法区中,而实例对象会随着对象一起分配到java堆中。

3. 解析

用途:将常量池内的符号引用,转化为直接引用的过程

  • 事实上,解析操作往往会伴随jvm在执行完初始化之后再执行
  • 符号引用:就是用一组符号,来描述所引用的目标,符号引用的字面变量形式明确定义在《java虚拟机规范》的class文件格式中。
  • 直接引用:就是直接指向目标的指针、相对偏移量或间接定位到目标的句柄。
  • 解析动作主要针对类、接口、字段、类方法、接口方法、方法类型、等,对应常量池中的:CONSTANT_class_INFO、CONSTANT_fieldref_INFO等

第三步:初始化 Initialization

  • 初始化就是执行类构造器方法<clinit>()的过程
  • 此方法不需要定义,是javac编译器自动手机类中的所有类变量的赋值动作和静态代码块中的语句合并而来
  • 构造器方法中指令,按照语句在源文件中出现的顺序执行
  • <clinit>()不同于类的构造器,(关联:构造器是虚拟机视角下的<init>())
  • 若该类具有父类,jvm会保证子类<clinit>()执行前,父类<clinit>()已经执行完毕。
  • 虚拟机必须保证一个类的<clinit>()方法在多线程下被同步加锁。
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