1、什么是虛擬機(jī)的類加載機(jī)制？

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

這就是虛擬機(jī)的類加載機(jī)制（通俗一點(diǎn)講就是把 Class 轉(zhuǎn)成虛擬機(jī)可以使用的 Java 類型，轉(zhuǎn)換過(guò)程中會(huì)有校驗(yàn)、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(jī)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(yàn)證（Verification）、準(zhǔn)備（Preparation）、解析（Resolution）、初始化（Initialization）、使用（Using）和卸載（Unloading）七個(gè)階段。其中，驗(yàn)證、準(zhǔn)備、解析三個(gè)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(yàn)證、準(zhǔn)備、初始化和卸載這五個(gè)階段具有確定的順序。

這個(gè)確定的順序是指"開始"，即驗(yàn)證階段必須等加載開始之后才能開始，準(zhǔn)備階段開始必須在驗(yàn)證開始之后。而 “進(jìn)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(jìn)行的，通常會(huì)在一個(gè)階段執(zhí)行的過(guò)程中調(diào)用、激活另外一個(gè)階段。

3、觸發(fā)類初始化的條件（有且只有五種情況）：

• new 一個(gè)對(duì)象的時(shí)候、讀取或設(shè)置一個(gè)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(shí)候，以及調(diào)用一個(gè)類的靜態(tài)方法的時(shí)候。
• 反射調(diào)用的時(shí)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(gè)類）。
• 當(dāng)使用 JDK 1.7 的動(dòng)態(tài)語(yǔ)言支持時(shí)，如果一個(gè) java.lang.invoke.MethodHandle 實(shí)例最后的解析結(jié)果是 REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic 的方法句柄的時(shí)候。

下面幾個(gè)例子是類的被動(dòng)引用，不會(huì)觸發(fā)類的初始化：

（1）通過(guò)子類引用父類的靜態(tài)字段，不會(huì)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(guò)子類引用父類的靜態(tài)字段，不會(huì)導(dǎo)致子類初始化
    }
}

（2）通過(guò)數(shù)組定義來(lái)引用類，不會(huì)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(guò)數(shù)組定義來(lái)引用類，不會(huì)觸發(fā)此類的初始化
    }
    // 這段代碼不會(huì)輸出 "SuperClass init!"，即沒有觸發(fā) SuperClass 的初始化
}

（3）常量在編譯階段會(huì)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(huì)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(huì)觸發(fā)定義常量的類的初始化
    }
    // 不會(huì)輸出 "ConstClass init!"
}

4、類加載的過(guò)程 加載

• 加載階段，虛擬機(jī)通過(guò)一個(gè)類的全限定名來(lái)獲取定義此類的二進(jìn)制流，然后把二進(jìn)制流的靜態(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)，最后在內(nèi)存中生成一個(gè)對(duì)象，作為方法區(qū)這個(gè)類各種數(shù)據(jù)的訪問(wèn)入口。
• 驗(yàn)證（非常重要但非必要）

驗(yàn)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(jī)的要求，并且不會(huì)危害虛擬機(jī)自身的安全。（假如自己編寫的及第三方庫(kù)都已經(jīng)被反復(fù)使用和驗(yàn)證過(guò)，那么，可以考慮使用 -Xverify:none 參數(shù)關(guān)閉大部分的類驗(yàn)證機(jī)制，以縮短虛擬機(jī)類加載的時(shí)間）

驗(yàn)證階段大致會(huì)完成以下四個(gè)驗(yàn)證動(dòng)作：

（1）文件格式驗(yàn)證

（2）元數(shù)據(jù)驗(yàn)證

（3）字節(jié)碼驗(yàn)證

（4）符號(hào)引用驗(yàn)證

• 準(zhǔn)備

準(zhǔn)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(huì)初始化為具體的值。

例如：

public static final int value = 123;
// 虛擬機(jī)在準(zhǔn)備階段就會(huì)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(jī)將常量池內(nèi)的符號(hào)引用替換成直接引用。

Java 中編譯時(shí) 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(guò)程的最后一步。前面我們提到，準(zhǔn)備階段會(huì)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(shí)候。

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

public class Test {
    static {
        i = 0; // 靜態(tài)語(yǔ)句塊可以給后面定義的類變量賦值，但是不能訪問(wèn)（編譯器會(huì)報(bào) "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(xiàng)：

（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(shí)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(shí)，父接口才會(huì)初始化；

（4）虛擬機(jī)會(huì)保證一個(gè)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(gè)類加載器下，一個(gè)類型只會(huì)初始化一次。

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

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