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Java虛擬機JVM類加載機制(從類文件到虛擬機)

瀏覽:86日期:2022-08-11 11:14:48
目錄一、類加載機制簡介二、類加載機制過程 2.1、加載(Load)2.2、連接(Linking)2.3、初始化(Initialize)三、類加載器Classloader 3.1、類加載器簡介3.2、類加載器分類3.3、雙親委派一、類加載機制簡介

什么是類的加載

類的加載指的是將類的.class文件中的二進制數據讀入到內存中,將其放在運行時數據區的方法區內,然后在堆區創建一個java.lang.Class對象,用來封裝類在方法區內的數據結構。類的加載的最終產品是位于堆區中的Class對象,Class對象封裝了類在方法區內的數據結構,并且向Java程序員提供了訪問方法區內的數據結構的接口。

Java虛擬機JVM類加載機制(從類文件到虛擬機)

類加載機制:所謂的類加載機制就是虛擬機將class文件加載到內存,并對數據進行驗證,轉換解析和初始化,形成虛擬機可以直接使用的java類型(即java.lang.class)

JVM的類加載機制分為五個部分:加載,驗證,準備,解析,初始化,圖示:

Java虛擬機JVM類加載機制(從類文件到虛擬機)

二、類加載機制過程 2.1、加載(Load)

所謂JVM加載過程,是查找和導入class文件,加載過程:

(1)通過類的全限定名獲取這個類的二進制字節流;

(2)將字節流所代表的靜態存儲結構轉換為方法區的運行時數據結構

Java虛擬機JVM類加載機制(從類文件到虛擬機)

(3)在JVM堆中生成代表這個類的java.lang.class對象(作為方法區中這些數據的訪問入口)

Java虛擬機JVM類加載機制(從類文件到虛擬機)

2.2、連接(Linking)

2.2.1、驗證(Verify)

JVM驗證(Verify)這個過程是為了保證被加載類的正確性,保證其它后續步驟的正確正常執行,驗證的過程包括:

文件格式驗證 元數據驗證 字節碼驗證 符號引用驗證

2.2.2、準備(Prepare)

準備(Prepare)階段,是為類變量分配內存并設置初始化值的。

eg:

public static int v = 9092;

注意:在類加載的準備(Prepare)階段,v變量是賦值為0的而不是9092,這個值是在后續過程才賦值的

private static int i;public static void main(String[] args) { // 正常打印出0,靜態變量在類加載的準備階段會賦值0 System.out.println(i);}

public static void main(String[] args) { // 編譯報錯,因為局部變量沒賦值不會自動生成初始化值 int i; System.out.println(i);}

2.2.3、解析(Resolve)

這個階段是將常量池中的符號引用轉換為直接引用的過程。所謂符號引用就是class文件中的:

1. CONSTANT_Class_info2. CONSTANT_Field_info3. CONSTANT_Method_info// 等等...

直接引用可以是指向目標的指針,相對偏移量或是一個能間接定位到目標的句柄。

直接引用和字符引用一個最明顯的區別是,直接引用是目標是已經被加載到內存的,而字符引用并不一定已經加載到內存。

2.3、初始化(Initialize)

類加載的初始化階段,是對類的變量和代碼塊執行初始化操作,是執行類構造器的過程,換句話說是對類的靜態變量,靜態代碼塊執行初始化操作

三、類加載器Classloader 3.1、類加載器簡介

類的加載過程是在JVM之外的,目的是為了讓應用程序決定如何獲取需要的類。

類加載,也即類加載器通過類的全限定名獲取其定義的二進制字節流,顧名思義,類加載器就是來加載class文件的。

3.2、類加載器分類

類加載器可以分為啟動類加載器,拓展類加載器,應用程序類加載器

Java虛擬機JVM類加載機制(從類文件到虛擬機)

1)、 Bootstrap classload(啟動類加載器):負責加載$JAVA_HOME中jre/lib/rt.jar里所有的class或者--Xbootclasspath系統參數指定路徑下的jar包。這個實現是由c++實現的 2)、Extension Classload(拓展類加載器):負責加載java平臺中拓展的一些jar,包括$JAVA_HOME中jre/lib/ext/*.jar或者-Djava.ext.dirs指定目錄下的jar包 3)、Application Classload(應用程序類加載器):負責加載classpath中指定的jar或者Djava.class.path指定路徑的類和jar包 4)、custom classload(自定義的類加載器):通過java.lang.ClassLoader的子類實現的類,屬于程序根據需要自定義拓展的類加載器,如tomcat、jboss都會根據j2ee規范自行實現ClassLoader3.3、雙親委派

類的加載原則:按照“雙親委派”的原則加載的,當一個類收到了類加載請求,他首先不會嘗試自己去加載這個類,而是把這個請求委派給父類去完成,每一個層次類加載器都是如此也即class類的加載,按照自頂向下的規則,由Bootstrap Classload到custom classload,就是由上層的加載類來加載類

目的:不管是哪個加載器加載這個類,最終都是委托給頂層的啟動類加載器進行加載,保證了使用不同的類加載器最終得到的都是同樣一個 Object 對象。

附錄:參數資料

https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/index.html

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標簽: Java
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