JVM原理-類加載過程

Java類加載過程

可以看作是將我們寫的代碼（以class文件的形式）轉(zhuǎn)化為可以運(yùn)行的程序。

這過程分為幾個(gè)步驟：加載、鏈接、初始化、使用和卸載。

1.加載：找到并打開書

• 過程：從書架上找到你要的書，把它拿到桌子上，準(zhǔn)備閱讀。
• 對(duì)應(yīng)Java的過程：JVM從硬盤上找到編譯好的class文件（如Dog.class），然后把它讀入內(nèi)存里，生成一個(gè)Class對(duì)象。
• Class對(duì)象：這個(gè)對(duì)象包含了類的各種信息，比如類名、方法、字段等，相當(dāng)于一本被打開的書。

2. 鏈接：檢查書的內(nèi)容和準(zhǔn)備好工具

鏈接階段包括驗(yàn)證、準(zhǔn)備和解析三個(gè)步驟：

驗(yàn)證：檢查書里的內(nèi)容是否有錯(cuò)誤。

• 對(duì)應(yīng)Java的過程：檢查class文件的格式和內(nèi)容是否合法，確保沒有語法錯(cuò)誤或其他問題。
• 如果有錯(cuò)誤，程序會(huì)拋出異常，無法繼續(xù)運(yùn)行。

準(zhǔn)備：為靜態(tài)變量分配內(nèi)存并初始化為默認(rèn)值。

• 對(duì)應(yīng)Java的過程：靜態(tài)變量在這個(gè)階段被分配內(nèi)存，并初始化為默認(rèn)值。
• 例如，static int a;會(huì)被初始化為0。

解析（可選）：把間接引用轉(zhuǎn)換為直接引用。

• 對(duì)應(yīng)Java的過程：把符號(hào)引用（指向類、方法、字段的字符串）
• 轉(zhuǎn)換為直接引用（內(nèi)存地址），方便后續(xù)快速訪問。

3. 初始化：翻開書并開始閱讀

過程：正式開始根據(jù)書里的內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置和操作。

對(duì)應(yīng)Java的過程：執(zhí)行類的初始化，包括：

• 靜態(tài)變量的賦值：將靜態(tài)變量賦值為代碼中定義的值。例如，static int a = 10;，此時(shí)a會(huì)被設(shè)置為10。
• 靜態(tài)代碼塊的執(zhí)行：依次執(zhí)行靜態(tài)代碼塊中的代碼。靜態(tài)代碼塊可以用于復(fù)雜的初始化工作。
• 順序：靜態(tài)變量和靜態(tài)代碼塊的初始化按照它們?cè)诖a中出現(xiàn)的順序進(jìn)行。

4. 使用：開始利用書中的信息

• 過程：根據(jù)書中的指導(dǎo)完成具體任務(wù)。
• 對(duì)應(yīng)Java的過程：實(shí)際使用類和對(duì)象，包括創(chuàng)建實(shí)例和調(diào)用方法。
• 對(duì)象創(chuàng)建：如new Dog()，JVM會(huì)在堆內(nèi)存中為Dog對(duì)象分配空間。

步驟：

1. 分配內(nèi)存：為新對(duì)象分配內(nèi)存。
2. 設(shè)置默認(rèn)值：對(duì)象的屬性被初始化為默認(rèn)值（如數(shù)字為0，對(duì)象引用為null）。
3. 執(zhí)行初始化代碼：按照代碼中定義的順序?yàn)閷傩再x值。
4. 執(zhí)行構(gòu)造函數(shù)：運(yùn)行構(gòu)造函數(shù)，進(jìn)行進(jìn)一步初始化和操作。

5. 卸載：書用完后放回書架

• 過程：書看完了，把它合上，放回書架，不再需要它了。
• 對(duì)應(yīng)Java的過程：當(dāng)類不再需要時(shí)，JVM會(huì)把類從內(nèi)存中卸載，釋放占用的資源。
• 垃圾回收：JVM的垃圾回收機(jī)制會(huì)自動(dòng)檢測(cè)不再使用的類和對(duì)象，并回收它們占用的內(nèi)存。

對(duì)類初始化的5種情況

根據(jù)JVM規(guī)范，類初始化的情況有且只有以下5種：

1. 創(chuàng)建類的實(shí)例：當(dāng)我們用new來創(chuàng)建類的對(duì)象時(shí)，比如new Dog()，如果這個(gè)類還沒有被初始化，那么它必須先初始化才能創(chuàng)建對(duì)象。
2. 調(diào)用類的靜態(tài)方法：比如Dog.bark()，靜態(tài)方法屬于類本身而不是某個(gè)對(duì)象，因此在調(diào)用時(shí)，類必須先初始化。
3. 訪問類或接口的靜態(tài)變量：當(dāng)我們?cè)L問類的靜態(tài)變量時(shí)，比如Dog.age，這也會(huì)導(dǎo)致類的初始化。
4. 使用Class.forName()方法：這種方法會(huì)強(qiáng)制初始化一個(gè)類。比如Class.forName("Dog")會(huì)讓Dog類被加載并初始化。
5. 類加載器啟動(dòng)主類：當(dāng)我們運(yùn)行一個(gè)程序時(shí)，比如執(zhí)行java DogMain，JVM會(huì)先初始化DogMain類并執(zhí)行它的main方法。

符號(hào)引用和直接引用的區(qū)別是什么？

• 符號(hào)引用：可以理解為一種間接的引用，它并不指向內(nèi)存中的具體位置。相當(dāng)于書里提到了某個(gè)章節(jié)，但沒有告訴你具體在哪一頁。
• 直接引用：是內(nèi)存中的具體地址，也就是可以直接找到的目標(biāo)地址。相當(dāng)于書里直接標(biāo)明某個(gè)章節(jié)在第幾頁。

類變量和實(shí)例變量

類變量（靜態(tài)變量）

• 定義：使用static關(guān)鍵字修飾的變量。
• 歸屬：屬于類本身，而不是某個(gè)特定的對(duì)象。
• 共享性：所有實(shí)例共享同一個(gè)類變量。如果一個(gè)實(shí)例修改了類變量的值，其他實(shí)例也會(huì)看到這個(gè)變化。
• 生命周期：在類加載時(shí)被初始化，直到類卸載時(shí)被回收。其存儲(chǔ)在方法區(qū)（Method Area）。
• 訪問方式：可以通過類名直接訪問，也可以通過實(shí)例訪問，但推薦使用類名進(jìn)行訪問。

實(shí)例變量

• 定義：沒有使用static關(guān)鍵字修飾的變量。
• 歸屬：屬于類的每個(gè)實(shí)例，每個(gè)實(shí)例都有自己獨(dú)立的一份實(shí)例變量。
• 獨(dú)立性：每個(gè)實(shí)例的實(shí)例變量相互獨(dú)立，一個(gè)實(shí)例的實(shí)例變量變化不會(huì)影響其他實(shí)例的實(shí)例變量。
• 生命周期：在對(duì)象創(chuàng)建時(shí)被初始化，直到對(duì)象被垃圾回收時(shí)被回收。其存儲(chǔ)在堆內(nèi)存（Heap Memory）。
• 訪問方式：只能通過對(duì)象實(shí)例來訪問，不能通過類名直接訪問。

Class.forName()

Class.forName()的主要作用是 動(dòng)態(tài)加載類，尤其是在需要根據(jù)類名字符串來加載類的情況下（比如 JDBC 驅(qū)動(dòng)程序、反射等）。

這提供了一種靈活的方式，允許你在運(yùn)行時(shí)加載類，而不是在編譯時(shí)綁定類。

當(dāng)你調(diào)用這個(gè)方法時(shí)，JVM 會(huì)嘗試根據(jù)你傳遞的類名（作為字符串）加載該類，并且會(huì)執(zhí)行該類的靜態(tài)代碼塊（如果有的話）。

總結(jié)

以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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