Java中類(lèi)的加載器及其加載過(guò)程

概述

字節(jié)碼文件在類(lèi)加載器子系統(tǒng)中要進(jìn)行加載、鏈接、初始化等處理，我們這里詳細(xì)來(lái)談其中過(guò)程

類(lèi)加載器子系統(tǒng)負(fù)責(zé)從文件系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)中加載Class文件，且ClassLoader只負(fù)責(zé)class文件的加載，至于其能否運(yùn)行，則交由ExecutionEngine來(lái)判斷。

加載的類(lèi)信息存放于一塊稱(chēng)為方法區(qū)的內(nèi)存空間。除了類(lèi)的信息以外，方法區(qū)中還會(huì)存放運(yùn)行時(shí)常量池信息，可能還包括字符串字面量和數(shù)字常量（這部分常量信息是Class文件中常量池部分的內(nèi)存映射）

??class文件最終加載到JVM中，根據(jù)這個(gè)文件可以實(shí)例化出n個(gè)一模一樣的實(shí)例，加載到JVM的class文件則被稱(chēng)為DNA元數(shù)據(jù)模板，放在方法區(qū)。而在這整個(gè)文件到元數(shù)據(jù)模板的過(guò)程中，類(lèi)裝載器就起到了一個(gè)轉(zhuǎn)換器的作用

轉(zhuǎn)換和執(zhí)行過(guò)程：

首先需要裝載目標(biāo)類(lèi)，再進(jìn)行鏈接，然后對(duì)其進(jìn)行初始化，最終調(diào)用對(duì)應(yīng)類(lèi)中的方法

所以，類(lèi)的加載過(guò)程如下??

過(guò)程一：Loading

這個(gè)過(guò)程也稱(chēng)為加載，但和類(lèi)的加載不同，這個(gè)加載只是其中的一個(gè)環(huán)節(jié)，切莫搞混，我們這里用Loading來(lái)代替，以防混淆

Loading過(guò)程：

• 通過(guò)一個(gè)類(lèi)的全限定名獲取定義此類(lèi)的二進(jìn)制字節(jié)流
• 將這個(gè)字節(jié)流所代表的靜態(tài)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為方法去的運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
• 再內(nèi)存中生成一個(gè)代表這個(gè)類(lèi)的java.lang.Class對(duì)象，作為方法區(qū)這個(gè)類(lèi)的各種數(shù)據(jù)的訪(fǎng)問(wèn)入口

加載.class文件的幾種方式：

• 從本地系統(tǒng)中直接加載
• 通過(guò)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)獲取，典型場(chǎng)景：Web Applet
• 從zip壓縮包中獲取，成為日后jar、war格式的基礎(chǔ)
• 運(yùn)行時(shí)計(jì)算生成，使用最多的是：動(dòng)態(tài)代理技術(shù)
• 由其他文件生成，典型場(chǎng)景：JSP應(yīng)用
• 從專(zhuān)有數(shù)據(jù)庫(kù)中提取.class文件，比較少見(jiàn)
• 從加密文件中獲取

過(guò)程二：Linking

鏈接階段包括驗(yàn)證(Verify)、準(zhǔn)備(Prepare)、解析(Resolve)

Verify

目的在于確保Class文件的字節(jié)流中包含信息符合當(dāng)前虛擬機(jī)要求，保證被加載類(lèi)的正確性，不會(huì)威脅虛擬機(jī)自身的安全。

驗(yàn)證有四種形式：

• 文件格式驗(yàn)證
• 元數(shù)據(jù)驗(yàn)證
• 字節(jié)碼驗(yàn)證
• 符號(hào)引用驗(yàn)證

e.g.:

class字節(jié)碼文件中以CAFEBABE開(kāi)頭，以供識(shí)別

Prepare

該階段為類(lèi)的變量分配內(nèi)存表并且設(shè)置該變量的默認(rèn)初始值，即零值。

不包含用final修飾的static，因?yàn)閒inal在編譯的時(shí)候就會(huì)分配了，準(zhǔn)備階段會(huì)進(jìn)行顯式初始化

同樣也不會(huì)為實(shí)例變量分配初始化，類(lèi)變量會(huì)分配在方法區(qū)中，但實(shí)例變量會(huì)隨著對(duì)象一起分配到j(luò)ava堆中

Resolve

該階段將常量池內(nèi)的符號(hào)引用轉(zhuǎn)換為直接引用的過(guò)程

事實(shí)上，解析操作往往會(huì)伴隨著JVM在執(zhí)行完初始化之后再執(zhí)行

符號(hào)引用就是一組符號(hào)來(lái)描述所引用的目標(biāo)，符號(hào)引用的字面量形式明確定義在《java虛擬機(jī)規(guī)范》的class文件格式中。直接引用就是直接指向目標(biāo)的指針、相對(duì)偏移量或一個(gè)間接定位到目標(biāo)的句柄

解析動(dòng)作主要針對(duì)類(lèi)或接口、字段、類(lèi)方法、接口方法、方法類(lèi)型等。對(duì)應(yīng)常量池中的CONSTANT_Class_info、CONSTANT_Fieldref_info、CONSTANT_Methodref_info等

過(guò)程三：Initialization

該過(guò)程是執(zhí)行類(lèi)構(gòu)造器方法()的過(guò)程

此方法不需定義，是javac虛擬機(jī)自動(dòng)收集類(lèi)中的所有類(lèi)變量的賦值動(dòng)作和靜態(tài)代碼塊中的語(yǔ)句合并而來(lái)，所以如果沒(méi)有這兩項(xiàng)操作，就不存在這個(gè)過(guò)程。

這里會(huì)出現(xiàn)一個(gè)神奇的現(xiàn)象：

static{
    number = 20;
}
private static int number = 10;

這樣也可以執(zhí)行，而執(zhí)行結(jié)果為10，究其原因，number在prepare中早已初始化，并賦值為0，而來(lái)到Initialization階段中才會(huì)開(kāi)始進(jìn)行賦值，首先執(zhí)行static塊中的number = 20，后再執(zhí)行number = 10的賦值操作，最后結(jié)果為10。

*但在static中不能對(duì)其進(jìn)行引用/調(diào)用，比如打印操作，會(huì)報(bào)錯(cuò)：Illegal forward reference*

構(gòu)造器方法中指令按語(yǔ)句在源文件中出現(xiàn)的順序執(zhí)行

()不同于類(lèi)的構(gòu)造器（關(guān)聯(lián)：構(gòu)造器是虛擬機(jī)視角下的()）

若該類(lèi)具有父類(lèi)，JVM會(huì)保證子類(lèi)的()執(zhí)行前，父類(lèi)的()已經(jīng)執(zhí)行完畢

虛擬機(jī)必須保證一個(gè)類(lèi)的()方法在多線(xiàn)程下被同步加鎖

到此這篇關(guān)于Java中類(lèi)的加載器及其加載過(guò)程的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java類(lèi)加載器及過(guò)程內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

最新評(píng)論