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沐瑶 / LearningNotes

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陌溪 authored 2020-06-08 21:56 . add blog

JVM类加载机制

类加载器

虚拟机设计团队把加载动作放到JVM外部实现,以便于引用程序决定如何获取所需的类,JVM提供了三种类加载器

启动类加载器

Bootstrap ClassLoader,负责加载JAVA_HOME\lib目录中的,或通过-Xbootclasspath 参数指定路径下的,且被虚拟机认可(按文件名识别,如tr.jar)的类

扩展类加载器

Extension ClassLoader,负责加载JAVA_HOME\lib\ext目录中的,或通过java.ext.dirs系统变量指定路径中的类库。

应用程序类加载器

Application ClassLoader,负责加载用户路径(classpath)上的类库。JVM通过双亲委派进行类的加载,当然我们也可以通过继承java.lang.ClassLoader实现自定义的类加载器。

类加载过程

JVM类加载机制主要分为以下五个部分:加载、验证、准备、解析、初始化

加载

加载是类加载过程中的一个阶段,这个阶段会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入口。注意这里不一定非得要从一个Class文件获取,这里既可以从ZIP包中读取(例如从jar包或者war包中读取),也可以在运行时计算生成(动态代理),也可以由其它文件生成(比如将JSP文件转换成对应的Class类)

验证

这一阶段的主要目的就是为了确保Class文件的字节流中包含的信息是否符合当前虚拟机的要求,并且不会危害虚拟机自身的安全。

准备

准备阶段是正式为类变量分配内存并设置类变量的初始值阶段,即在方法区中分配这些变量所使用的内存空间。

注意这里所说的初始值概念,比如一个类变量定义为: v = 8080,实际上变量v在准备阶段过后的初始值为0,而不是8080,将v赋值为808的put static指令是在程序被编译后,存放在类构造器方法之中。

但是注意如果使用的是以下申明

public static final int v = 8080;

在编译阶段会给v生成ConstantValue属性,在准备阶段虚拟机会根据ConstantValue属性将v赋值为8080

解析

解析阶段是指虚拟机将常量池中的符号引用替换为直接引用的过程。符号引用就是class文件中的类型常量

CONSTANT_CLASS_info
CONSTANT_Field_info
CONSTANT_Method_info

符号引用

符号引用与虚拟机实现的布局无关,引用的目标并不一定要已经加载到内存中。各种虚拟机实现的内存布局可以各不相同,但是它们能接受的符号引用必须一致的,因为符号引用的字面量形式明确定义在Java虚拟机规范的Class的文件格式中。编译时,java类并不知道所引用的类的实际地址,因此只能使用符号引用来代替。比如org.simple.People类引用了org.simple.Language类,在编译时People类并不知道Language类的实际内存地址,因此只能使用符号org.simple.Language(假设是这个,当然实际中是由类似于CONSTANT_Class_info的常量来表示的)来表示Language类的地址。各种虚拟机实现的内存布局可能有所不同,但是它们能接受的符号引用都是一致的,因为符号引用的字面量形式明确定义在Java虚拟机规范的Class文件格式中

直接引用

直接引用可以是指向目标的指针,相对于偏移量或是一个能直接定位到目标的句柄,如果有了直接引用,那引用的目标必定已经在内存中存在了。

初始化

初始化阶段是类加载的最后一个阶段,前面的类加载阶段之后,除了在加载阶段可以自定义类加载器以外,其它操作都是由JVM主导,到了初始化阶段,才开始真正指定类中定义的Java程序代码。

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