类加载的过程

2019-10-09

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一、加载

1.1 加载阶段需要完成以下三件事情

 
三个阶段
通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流
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

在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象,作为方法区这个类的各种数据的访问入口

1.2 数组类与非数组类

(一)非数组类:

一个非数组类的加载阶段(准确地说,是加载阶段中获取类的二进制字节流的动作)是开发人员可控性最强的,因为加载阶段既可以使用系统提供的引导类加载器来完成,也可以由用户自定义的类加载器去完成,开发人员可以通过定义自己的类加载器去控制字节流的获取方式(即重写一个类加载器的loadClass()方法)

(二)数组类:
对于数组类而言,情况就有所不同,数组类本身不通过类加载器创建,它是由Java虚拟机直接创建的。但数组类与类加载器仍然有很密切的关系,因为数组类的元素类型(ElementType,指的是数组去掉所有维度的类型)最终是要靠类加载器去创建

 

二、验证

验证连接阶段的第一步,这一阶段的目的是为了确保Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求,并且不会危害虚拟机自身的安全

验证阶段大致上会完成下面4个阶段的检验动作:文件格式验证元数据验证字节码验证符号引用验证

2.1 文件格式验证
第一阶段要验证字节流是否符合Class文件格式的规范,并且能被当前版本的虚拟机处理;主要目的是保证输入的字节流能正确地解析并存储于方法区之内,格式上符合描述一个Java类型信息的要求。这阶段的验证是基于二进制字节流进行的,只有通过了这个阶段的验证后,字节流才会进入内存的方法区中进行存储,所以后面的3个验证阶段全部是基于方法区的存储结构进行的,不会再直接操作字节流

2.2 元数据验证
第二阶段是对字节码描述的信息进行语义分析,以保证其描述的信息符合Java语言规范的要求

2.3 字节码验证
第三阶段是整个验证过程中最复杂的一个阶段,主要目的是通过数据流和控制流分析,确定程序语义是合法的、符合逻辑的。在第二阶段对元数据信息中的数据类型做完校验后,这个阶段将对类的方法体进行校验分析,保证被校验类的方法在运行时不会做出危害虚拟机安全的事件

2.4 符号引用验证
最后一个阶段的校验发生在虚拟机将符号引用转化为直接引用的时候,这个转化动作将在连接的第三阶段——解析阶段中发生。符号引用验证可以看做是对类自身以外(常量池中的各种符号引用)的信息进行匹配性校验

 

三、准备

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,这些变量所使用的内存都将在方法区中进行分配

这时候进行内存分配的仅包括类变量(被static修饰的变量),而不包括实例变量,实例变量将会在对象实例化时随着对象一起分配在Java堆中

 

四、解析

解析阶段是虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程

对同一个符号引用进行多次解析请求是很常见的事情,除invokedynamic指令以外,虚拟机实现可以对第一次解析的结果进行缓存(在运行时常量池中记录直接引用,并把常量标识为已解析状态)从而避免解析动作重复进行。

虚拟机规范之中并未规定解析阶段发生的具体时间;解析动作主要针对类或接口、字段、类方法、接口方法、方法类型、方法句柄和调用点限定符7类符号引用进行

五、初始化

类初始化阶段是类加载过程的最后一步,前面的类加载过程中,除了在加载阶段用户应用程序可以通过自定义类加载器参与之外,其余动作完全由虚拟机主导和控制。到了初始化阶段,才真正开始执行类中定义的Java程序代码