1、什么是虛擬機的類加載機制？

虛擬機把描述類的數(shù)據(jù)從 Class 文件加載到內(nèi)存，并對數(shù)據(jù)進行校驗、轉(zhuǎn)換解析和初始化，最終形成可以被虛擬機直接使用的 Java 類型。

這就是虛擬機的類加載機制（通俗一點講就是把 Class 轉(zhuǎn)成虛擬機可以使用的 Java 類型，轉(zhuǎn)換過程中會有校驗、解析和初始化的操作）。

2、類的生命周期：

類從被加載到虛擬機內(nèi)存開始，到卸載出內(nèi)存為止，它的生命周期包括：加載（Loading）、驗證（Verification）、準備（Preparation）、解析（Resolution）、初始化（Initialization）、使用（Using）和卸載（Unloading）七個階段。其中，驗證、準備、解析三個部分統(tǒng)稱為連接（Linking）。如下圖所示：

圖中需要注意的地方：加載、驗證、準備、初始化和卸載這五個階段具有確定的順序。

這個確定的順序是指"開始"，即驗證階段必須等加載開始之后才能開始，準備階段開始必須在驗證開始之后。而 “進行” 和 “完成” 的順序則不一定，這些階段通常都是可以互相交叉地混合式進行的，通常會在一個階段執(zhí)行的過程中調(diào)用、激活另外一個階段。

3、觸發(fā)類初始化的條件（有且只有五種情況）：

• new 一個對象的時候、讀取或設(shè)置一個類的靜態(tài)字段（放入常量池的靜態(tài)字段除外：被 final 修飾的 static 變量）的時候，以及調(diào)用一個類的靜態(tài)方法的時候。
• 反射調(diào)用的時候。
• 子類初始化觸發(fā)父類初始化。
• 執(zhí)行的主類（包含 main() 方法的那個類）。
• 當(dāng)使用 JDK 1.7 的動態(tài)語言支持時，如果一個 java.lang.invoke.MethodHandle 實例最后的解析結(jié)果是 REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic 的方法句柄的時候。

下面幾個例子是類的被動引用，不會觸發(fā)類的初始化：

（1）通過子類引用父類的靜態(tài)字段，不會導(dǎo)致子類初始化

public class SuperClass {
    static {
        System.out.println("SuperClass init!");
    }
    public static int value = 123;
}
public class SubClass extends SuperClass {
    static {
        System.out.println("SubClass init!");
    }
}
public class NotInitialization {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(SubClass.value);//通過子類引用父類的靜態(tài)字段，不會導(dǎo)致子類初始化
    }
}

（2）通過數(shù)組定義來引用類，不會觸發(fā)此類的初始化

public class NotInitialization {
    public static void main(String[] args) {
        SuperClass[] superClassArray = new SuperClass[10]; // 通過數(shù)組定義來引用類，不會觸發(fā)此類的初始化
    }
    // 這段代碼不會輸出 "SuperClass init!"，即沒有觸發(fā) SuperClass 的初始化
}

（3）常量在編譯階段會存入調(diào)用類的常量池中，本質(zhì)上并沒有直接引用到定義常量的類，因此不會觸發(fā)定義常量的類的初始化

public class ConstClass {
    static {
        System.out.println("ConstClass init!");
    }
    public static final String HELLO_WORLD = "hello world";
}
public class NotInitialization {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(ConstClass.HELLO_WORLD); // 引用常量池的變量不會觸發(fā)定義常量的類的初始化
    }
    // 不會輸出 "ConstClass init!"
}

4、類加載的過程 加載

• 加載階段，虛擬機通過一個類的全限定名來獲取定義此類的二進制流，然后把二進制流的靜態(tài)存儲結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為方法區(qū)的運行時數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，最后在內(nèi)存中生成一個對象，作為方法區(qū)這個類各種數(shù)據(jù)的訪問入口。
• 驗證（非常重要但非必要）

驗證的目的在于確保 Class 文件的字節(jié)流中包含的信息符合當(dāng)前虛擬機的要求，并且不會危害虛擬機自身的安全。（假如自己編寫的及第三方庫都已經(jīng)被反復(fù)使用和驗證過，那么，可以考慮使用 -Xverify:none 參數(shù)關(guān)閉大部分的類驗證機制，以縮短虛擬機類加載的時間）

驗證階段大致會完成以下四個驗證動作：

（1）文件格式驗證

（2）元數(shù)據(jù)驗證

（3）字節(jié)碼驗證

（4）符號引用驗證

• 準備

準備階段是給類成員變量設(shè)置初始值（數(shù)據(jù)類型的零值）。

這里的類成員變量指被 static 修飾的變量；初始值指數(shù)據(jù)類型的零值；而常量（被 static final 修飾的變量）會初始化為具體的值。

例如：

public static final int value = 123;
// 虛擬機在準備階段就會根據(jù) ConstantValue 的設(shè)置將 value 賦值為 123。

數(shù)據(jù)類型的零值：

• 解析

解析階段主要做的事情是虛擬機將常量池內(nèi)的符號引用替換成直接引用。

Java 中編譯時 java.lang.NoSuchFieldError 、 java.lang.NoSuchMethodError 、 java.lang.IllegalAccessError 等異常就是在解析階段拋出的。

• 初始化

初始化階段是類加載過程的最后一步。前面我們提到，準備階段會給類變量設(shè)置初始零值，而在初始化階段，則是給類變量執(zhí)行代碼里真正賦值的時候。

• 賦值操作由所有類變量的賦值動作和靜態(tài)語句塊中的語句共同產(chǎn)生，編譯器收集的順序是由語句在源文件中出現(xiàn)的順序所決定的，靜態(tài)語句塊中只能訪問到定義在靜態(tài)語句塊之前的變量，定義在它之后的變量，在前面的靜態(tài)語句塊可以賦值，但是不能訪問，例如：

public class Test {
    static {
        i = 0; // 靜態(tài)語句塊可以給后面定義的類變量賦值，但是不能訪問（編譯器會報 "非法向前引用" ）
        // System.out.println(i); Illegal forward reference.
    }
    static int i = 1;
}

初始化階段的注意事項：

（1）靜態(tài)成員變量初始化在靜態(tài)方法之前（ static {}  中都是變量賦值）；

（2）父類初始化在子類之前

（3）執(zhí)行接口的初始化的時候不需要先執(zhí)行父接口的初始化，只有當(dāng)父接口中定義的變量使用時，父接口才會初始化；

（4）虛擬機會保證一個類的初始化方法在多線程環(huán)境中被正確地加鎖、同步：保證了在同一個類加載器下，一個類型只會初始化一次。

到此這篇關(guān)于詳解JVM虛擬機的類加載機制的文章就介紹到這了,更多相關(guān)JVM類加載機制內(nèi)容請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！

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