JVM02类加载子系统

news2024/10/6 0:37:41

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1. 加载阶段

通过一个类的全限定名获取定义此类的二进制字节流

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

在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象,作为方法区这个类的各种数据的访问入口

加载class文件的方式
从本地系统中直接加载
通过网络获取,典型场景:Web Applet
从zip压缩包中读取,成为日后jar、war格式的基础
运行时计算生成,使用最多的是:动态代理技术
由其他文件生成,典型场景:JSP应用从专有数据库中提取.class文件,比较少见
从加密文件中获取,典型的防Class文件被反编译的保护措施

2. 链接阶段

2.1 验证 Verify

目的在于确保Class文件的字节流中包含信息符合当前虚拟机要求,保证被加载类的正确性,不会危害虚拟机自身安全。

主要包括四种验证,文件格式验证,元数据验证,字节码验证,符号引用验证

2.2 准备 Prepare

为类变量分配内存并且设置该类变量的默认初始值,即零值。
上面的变量a在准备阶段会赋初始值,但不是1,而是0。

这里不包含用final修饰的static,因为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分配初始化,类变量会分配在方法区中,而实例变量是会随着对象一起分配到Java堆中。

2.3解析 Resolve

将常量池内的符号引用转换为直接引用的过程。

事实上,解析操作往往会伴随着JVM在执行完初始化之后再执行。

符号引用就是一组符号来描述所引用的目标。符号引用的字面量形式明确定义在《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、相对偏移量或一个间接定位到目标的句柄。

解析动作主要针对类或接口、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、CONSTANT Methodref info等

3. 初始化阶段

初始化阶段就是执行类构造器法()的过程。

此方法不需定义,是javac编译器自动收集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。

也就是说,当我们代码中包含static变量的时候,就会有clinit方法
构造器方法中指令按语句在源文件中出现的顺序执行。

()不同于类的构造器。(关联:构造器是虚拟机视角下的())若该类具有父类,JVM会保证子类的()执行前,父类的()已经执行完毕。

任何一个类在声明后,都有生成一个构造器,默认是空参构造器

类加载器

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引导类加载器无法直接通过代码获取,同时目前用户代码所使用的加载器为系统类加载器。同时我们通过获取String类型的加载器,发现是null,那么说明String类型是通过引导类加载器进行加载的,也就是说Java的核心类库都是使用根加载器进行加载的

1.1启动类加载器(引导类加载器,Bootstrap ClassLoader)

这个类加载使用C/C++语言实现的,嵌套在JVM内部。
它用来加载Java的核心库(JAVAHOME/jre/1ib/rt.jar、resources.jar或sun.boot.class.path路径下的内容),用于提供JVM自身需要的类
并不继承自ava.lang.ClassLoader,没有父加载器。
加载扩展类和应用程序类加载器,并指定为他们的父类加载器。
出于安全考虑,Bootstrap启动类加载器只加载包名为java、javax、sun等开头的类

1.2扩展类加载器(Extension ClassLoader)

Java语言编写,由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现。
派生于ClassLoader类
父类加载器为启动类加载器
从java.ext.dirs系统属性所指定的目录中加载类库,或从JDK的安装目录的jre/1ib/ext子目录(扩展目录)下加载类库。如果用户创建的JAR放在此目录下,也会自动由扩展类加载器加载。

1.3应用程序类加载器(系统类加载器,AppClassLoader)

javI语言编写,由sun.misc.LaunchersAppClassLoader实现
派生于ClassLoader类
父类加载器为扩展类加载器
它负责加载环境变量classpath或系统属性java.class.path指定路径下的类库
该类加载是程序中默认的类加载器,一般来说,Java应用的类都是由它来完成加载
通过classLoader#getSystemclassLoader()方法可以获取到该类加载器

1.4 用户自定义类加载器

在Java的日常应用程序开发中,类的加载几乎是由上述3种类加载器相互配合执行的,在必要时,我们还可以自定义类加载器,来定制类的加载方式。 为什么要自定义类加载器?

隔离加载类
修改类加载的方式
扩展加载源
防止源码泄漏

双亲委派机制

Java虚拟机对class文件采用的是按需加载的方式,也就是说当需要使用该类时才会将它的class文件加载到内存生成class对象。而且加载某个类的class文件时,Java虚拟机采用的是双亲委派模式,即把请求交由父类处理,它是一种任务委派模式。

工作原理
如果一个类加载器收到了类加载请求,它并不会自己先去加载,而是把这个请求委托给父类的加载器去执行;
如果父类加载器还存在其父类加载器,则进一步向上委托,依次递归,请求最终将到达顶层的启动类加载器;
如果父类加载器可以完成类加载任务,就成功返回,倘若父类加载器无法完成此加载任务,子加载器才会尝试自己去加载,这就是双亲委派模式。

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