快捷導(dǎo)航

一篇文章弄懂JVM類加載機(jī)制過程以及原理

更新時(shí)間：2023年02月07日 17:03:35 作者：哪?吒

JVM原理對(duì)于初學(xué)者而言,比較晦澀難以理解,概念繁多又比較抽象,很多時(shí)候感覺看不見摸不著,還不好驗(yàn)證,下面這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于如何通過一篇文章弄懂JVM類加載機(jī)制過程及原理的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下

一、做一個(gè)小測(cè)試

通過注釋，標(biāo)注出下面兩個(gè)類中每個(gè)方法的執(zhí)行順序，并寫出studentId的最終值。

package com.nezha.javase;

public class Person1 {

    private int personId;

    public Person1() {
        setId(100);
    }

    public void setId(int id) {
        personId = id;
    }
}

package com.nezha.javase;

public class Student1 extends Person1 {

    private int studentId = 1;

    public Student1() {
    }

    @Override
    public void setId(int id) {
        super.setId(id);
        studentId = id;
    }

    public void getStudentId() {
        System.out.println("studentId = " + studentId);
    }
}

package com.nezha.javase;

public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        Student1 student = new Student1();
        System.out.println("new Student() 完畢，開始調(diào)用getStudentId()方法");
        student.getStudentId();
    }
}

有興趣的小伙伴試一下，相信我，用System.out.println標(biāo)記一下每個(gè)函數(shù)執(zhí)行的先后順序，如果你全對(duì)了，下面的不用看了，大佬。

二、類的初始化步驟：

初始化父類中的靜態(tài)成員變量和靜態(tài)代碼塊；
初始化子類中的靜態(tài)成員變量和靜態(tài)代碼塊；
初始化父類的普通成員變量和代碼塊，再執(zhí)行父類的構(gòu)造方法；
初始化子類的普通成員變量和代碼塊，再執(zhí)行子類的構(gòu)造方法；

三、看看你寫對(duì)了沒？

package com.nezha.javase;

public class Person {

    private int personId;

    /**
     * 第一步，走父類無參構(gòu)造函數(shù)
     */
    public Person() {
        // 1、第一步，走父類無參構(gòu)造函數(shù)
        System.out.println("第一步，走父類無參構(gòu)造函數(shù)");
        System.out.println("");
        setId(100);
    }

    /**
     * 第三步，通過super.setId(id);走父類發(fā)方法
     * @param id
     */
    public void setId(int id) {
        System.out.println("第三步，通過super.setId(id);走父類發(fā)方法~~~id="+id);
        personId = id;
        System.out.println("在父類：studentId 被賦值為 " + personId);
        System.out.println("");
    }
}

package com.nezha.javase;

public class Student extends Person {

    private int studentId = 1;

    /**
     * 在走子類無參構(gòu)造函數(shù)前，會(huì)先執(zhí)行子類的普通成員變量初始化
     * 第五步，走子類無參構(gòu)造函數(shù)
     */
    public Student() {
        System.out.println("第五步，在走子類無參構(gòu)造函數(shù)前，會(huì)先執(zhí)行子類的普通成員變量初始化");
        System.out.println("第六步，走子類無參構(gòu)造函數(shù)");
        System.out.println("");
    }

    /**
     * 第二步，走子類方法
     *
     * 走完super.setId(id);，第四步，再回此方法
     * @param id
     */
    @Override
    public void setId(int id) {
        System.out.println("第二步，走子類方法~~id="+id);
        // 3、第三步，走子類方法
        super.setId(id);
        studentId = id;
        System.out.println("第四步，再回此方法，在子類：studentId 被賦值為 " + studentId);
        System.out.println("");
    }

    /**
     * 第六步，走getStudentId()
     */
    public void getStudentId() {
        // 4、打印出來的值是100
        System.out.println("第七步，走getStudentId()");
        System.out.println("studentId = " + studentId);
        System.out.println("");
    }
}

package com.nezha.javase;

public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        Student1 student = new Student1();
        System.out.println("new Student() 完畢，開始調(diào)用getStudentId()方法");
        // 打印出來的值是100
        System.out.println("#推測(cè)~~打印出來的值是100");
        student.getStudentId();
    }
}

下面通過圖解JVM的方式，分析一下。

四、類的加載過程

1、加載

通過一個(gè)類的全限定名獲取定義此類的二進(jìn)制字節(jié)流；
將這個(gè)字節(jié)流代表的靜態(tài)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為方法區(qū)的運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；
在內(nèi)存中生成一個(gè)代表這個(gè)類的java.lang.Class對(duì)象，作為方法區(qū)這個(gè)類的各種數(shù)據(jù)的訪問入口；

2、鏈接

（1）驗(yàn)證（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，保證被加載類的正確性，不會(huì)危害虛擬機(jī)自身安全；
主要包括四種驗(yàn)證：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；

（2）準(zhǔn)備（Prepare）

為類變量分配內(nèi)存并且設(shè)置該類變量的默認(rèn)初始值；
這里不包含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)顯示初始化；
這里不會(huì)為實(shí)例變量分配初始化，類變量會(huì)分配在方法區(qū)中，而實(shí)例變量是會(huì)隨著對(duì)象一起分配到堆中；

（3）解析

將常量池內(nèi)的符號(hào)引用轉(zhuǎn)換為直接引用的過程
例如靜態(tài)代碼塊、靜態(tài)變量的顯示賦值
事實(shí)上，解析操作往往會(huì)伴隨著JVM在執(zhí)行完初始化之后在執(zhí)行
符號(hào)引用就是一組符號(hào)來描述所引用的目標(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)類或接口、字段、類方法、接口方法、方法類型等。對(duì)常量池中的CONSTANT_Filedref_info、CONSTANT_Class_info、CONSTANT_Methodref_info等。

3、初始化

初始化階段就是執(zhí)行類構(gòu)造器方法的過程；
此方法不需要定義，是javac編譯器自動(dòng)收集類中的所有類變量的賦值動(dòng)作和靜態(tài)代碼塊中的語(yǔ)句合并而來；
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；
類構(gòu)造器方法不同于類的構(gòu)造器。構(gòu)造器是虛擬機(jī)視角下的類構(gòu)造器；
若該類具有父類，JVM會(huì)保證子類的類構(gòu)造器執(zhí)行前，父類的類構(gòu)造器已經(jīng)執(zhí)行完畢；
虛擬機(jī)必須保證一個(gè)類的類構(gòu)造器方法在多線程下被同步加鎖；

五、類加載器的分類

JVM類加載器包括兩種，分別為引導(dǎo)類加載器（Bootstrap ClassLoader）和自定義類加載器（User-Defined ClassLoader)。

所有派生于抽象類ClassLoader的類加載器劃分為自定義類加載器。

1、啟動(dòng)類加載器（引導(dǎo)類加載器）

啟動(dòng)類加載器是使用C/C++語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的，嵌套在JVM內(nèi)部；
Java的核心類庫(kù)都是使用引導(dǎo)類加載器加載的，比如String；
沒有父加載器；
是擴(kuò)展類加載器和應(yīng)用程序類加載器的父類加載器；
出于安全考慮，Bootstrap啟動(dòng)類加載器只加載包名為java、javax、sun等開頭的類；

2、擴(kuò)展類加載器

java語(yǔ)言編寫
派生于ClassLoader類
父類加載器為啟動(dòng)類加載器
從java.ext.dirs系統(tǒng)屬性所指定的目錄中加載類庫(kù)，或從JDK的安裝目錄jre/lib/ext子目錄（擴(kuò)展目錄）下加載類庫(kù)。如果用戶創(chuàng)建的jar放在此目錄下，也會(huì)自動(dòng)由擴(kuò)展類加載器加載