类生命周期

其中类加载的过程包括了 加载 、验证 、准备 、解析 、初始化 五个阶段。在这五个阶段中，加载 、验证 、准备 和 初始化 这四个阶段发生的顺序是确定的，而 解析 阶段则不一定，它在某些情况下可以在初始化阶段之后开始，这是 为了支持Java语言的运行时绑定 (也成为动态绑定或晚期绑定)。另外注意这里的几个阶段是按顺序开始，而不是按顺序进行或完成，因为这些阶段通常都是互相交叉地混合进行的，通常在一个阶段执行的过程中调用或激活另一个阶段。
类生命周期

类的加载：查找并加载类的二进制数据

加载时类加载过程的第一个阶段，在加载阶段，虚拟机要完成：

  • 通过一个类的全限定名获取其定义的二进制字节流
  • 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 Java 堆中生成一个代表这个类的 java.lang.Class 对象，作为对方法区中这些数据的访问入口。

加载 .class 文件方式

  • 本地系统直接加载
  • 通过网络下载 .class
    文件
  • Java 源文件动态编译为 .class 文件

连接

验证：确保被加载的类的正确性

验证为了确保 class 文件的字节流信息符合当前虚拟机要求，不会危害虚拟机；大致会完成 4 个阶段的检验动作

  • 文件格式验证：验证字节流是否符合 class 文件格式规范，例如：是否以 0xCAFEBABE 开头
  • 元数据验证：对字节码描述的信息进行语义分析(对比 javac 编译阶段的语义)；如这个类是否有父类
  • 字节码验证：确定程序语义合法、符合逻辑
  • 符号引用验证：确保解析动作能正确执行。

如果所引用的类经过反复验证，那么可以考虑采用 -Xverifynone 参数来关闭大部分的类验证措施，以缩短虚拟机类加载的时间。

准备：

为类的静态变量分配内存，并初始化为默认值
准备阶段是正式为类变量分配内存并设置类变量初始值的阶段，这些内存都将在方法区分配

  • 这时候进行内存分配的仅包括类变量( static )
  • 这里所设置的初始值通常情况下是数据类型默认的零值(如 0 、0L 、 null 、 false 等)，而不是被在 Java 代码中被显式地赋予的值。

假设一个类变量定义为： public static int value = 3; ，那么在准备阶段过后，初始值为 0 ，而不是 3 ，赋值为 3 是在程序编译后，存放于类构造器 <clinet>() 方法中，所以赋值动作是在初始化阶段才会执行

注意

  • 对于基本数据类型，类变量可以没有初值；对于局部变量，在使用时必须显式为其赋值，否则编译不通过
  • 对于同时被 static 和 final 修饰的常量，必须显式地赋值
  • static final 常量在编译期就将其结果放入了调用它的类的常量池中

解析：把类中的符号引用转换为直接引用

符号引用就是一组符号来描述目标，可以是任何字面量。

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。

初始化

初始化时，为静态变量赋予正确的初始值， JVM 负责对类进行初始化，主要对类变量进行初始化

JVM 初始化步骤

  • 这个类还没被加载和连接，则程序预先加载并连接该类
  • 该类的直接父类还没被初始化，先初始化其父类
  • 类中有初始化语句，则系统依次执行这些初始化语句

类初始化时机：只有当对类的主动使用时才会导致类的初始化

  • 创建类的实例
  • 访问类或接口的静态字段
  • 反射(如Class.forName(“com.demo.Test”))
  • 初始化某个类的子类，其父类也被初始化
  • Java虚拟机启动时被标明为启动类的类(Java Test)，直接使用java.exe命令来运行某个主类

使用

类访问方法区内的数据结构的结构，对象时 Heap 区的数据

卸载

**迅即将结束类生命周期的几种情况

  • 执行了System.exit()
  • 程序正常执行退出
  • 程序在执行过程中遇到异常或错误而终止
  • 由于操作系统出现错误导致虚拟机进程退出

类加载器、 JVM 类加载器

类加载器层次

注：类加载器不是通过继承实现，而是采用组合方式实现

类加载器主要时三类：

  • 启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)
  • 扩展类加载器(Extension ClassLoader)
  • 应用程序类加载器(Application ClassLoader)

类加载方式

  1. 命令行启动由 JVM 初始化在家
  2. 通过 Class.forName() 动态加载
  3. 通过 ClassLoader.loadClass() 方法动态加载

Class.forName() 和 ClassLoader.loadClass() 区别?

  • Class.forName() 将类的 .class 文件加载到 jvm 中之外，还会执行类中的 static 块
  • ClassLoader.loadClass() 只加载 .class 文件，不执行 static 块，只有在 newInstance 才会执行

JVM 类加载机制

  • 全盘负责 ，当一个类加载器负责加载某个Class时，该Class所依赖的和引用的其他Class也将由该类加载器负责载入，除非显示使用另外一个类加载器来载入
  • 父类委托 ，先让父类加载器试图加载该类，只有在父类加载器无法加载该类时才尝试从自己的类路径中加载该类
  • 缓存机制 ，缓存机制将会保证所有加载过的Class都会被缓存，当程序中需要使用某个Class时，类加载器先从缓存区寻找该Class，只有缓存区不存在，系统才会读取该类对应的二进制数据，并将其转换成Class对象，存入缓存区。这就是为什么修改了Class后，必须重启JVM，程序的修改才会生效
  • 双亲委派机制 , 如果一个类加载器收到了类加载的请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把请求委托给父加载器去完成，依次向上，因此，所有的类加载请求最终都应该被传递到顶层的启动类加载器中，只有当父加载器在它的搜索范围中没有找到所需的类时，即无法完成该加载，子加载器才会尝试自己去加载该类。

双亲委派机制过程

  1. 当AppClassLoader加载一个class时，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把类加载请求委派给父类加载器ExtClassLoader去完成。
  2. 当ExtClassLoader加载一个class时，它首先也不会自己去尝试加载这个类，而是把类加载请求委派给BootStrapClassLoader去完成。
  3. 如果BootStrapClassLoader加载失败(例如在$JAVA_HOME/jre/lib里未查找到该class)，会使用ExtClassLoader来尝试加载；
  4. 若ExtClassLoader也加载失败，则会使用AppClassLoader来加载，如果AppClassLoader也加载失败，则会报出异常ClassNotFoundException。

这样所有类现在都会传给父类进行加载，没有才会传给下一层，保障！！！

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public Class<?> loadClass(String name)throws ClassNotFoundException {
            return loadClass(name, false);
    }
    protected synchronized Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)throws ClassNotFoundException {
            // 首先判断该类型是否已经被加载
            Class c = findLoadedClass(name);
            if (c == null) {
                //如果没有被加载，就委托给父类加载或者委派给启动类加载器加载
                try {
                    if (parent != null) {
                         //如果存在父类加载器，就委派给父类加载器加载
                        c = parent.loadClass(name, false);
                    } else {
                    //如果不存在父类加载器，就检查是否是由启动类加载器加载的类，通过调用本地方法native Class findBootstrapClass(String name)
                        c = findBootstrapClass0(name);
                    }
                } catch (ClassNotFoundException e) {
                 // 如果父类加载器和启动类加载器都不能完成加载任务，才调用自身的加载功能
                    c = findClass(name);
                }
            }
            if (resolve) {
                resolveClass(c);
            }
            return c;
        }

双亲委派优势：

  • 防止系统类被篡改
  • 保证 Java 程序安全稳定运行