JVM類(lèi)加載機(jī)制及生命周期的詳細(xì)介紹

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一.目標(biāo)：

1.什么是類(lèi)的加載？

2.類(lèi)的生命周期？

3.類(lèi)加載器是什么？

4.雙親委派機(jī)制是什么？

二.原理 （類(lèi)的加載過(guò)程及其最終產(chǎn)品）:

JVM將class文件字節(jié)碼文件加載到內(nèi)存中， 并將這些靜態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成方法區(qū)中的運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在堆(并不一定在堆中，HotSpot在方法區(qū)中)中生成一個(gè)代表這個(gè)類(lèi)的java.lang.Class 對(duì)象，作為方法區(qū)類(lèi)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)入口。

三.過(guò)程（類(lèi)的生命周期）：

JVM類(lèi)加載機(jī)制分為五個(gè)部分：加載，驗(yàn)證，準(zhǔn)備，解析，初始化，下面我們就分別來(lái)看一下這五個(gè)過(guò)程。其中加載、檢驗(yàn)、準(zhǔn)備、初始化和卸載這個(gè)五個(gè)階段的順序是固定的，而解析則未必。為了支持動(dòng)態(tài)綁定，解析這個(gè)過(guò)程可以發(fā)生在初始化階段之后。

加載：

加載過(guò)程主要完成三件事情：

1. 通過(guò)類(lèi)的全限定名來(lái)獲取定義此類(lèi)的二進(jìn)制字節(jié)流

2. 將這個(gè)類(lèi)字節(jié)流代表的靜態(tài)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)為方法區(qū)的運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

3. 在堆中生成一個(gè)代表此類(lèi)的java.lang.Class對(duì)象，作為訪問(wèn)方法區(qū)這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的入口。

這個(gè)過(guò)程主要就是類(lèi)加載器完成。

校驗(yàn)：

此階段主要確保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)的自身安全。

1. 文件格式驗(yàn)證：基于字節(jié)流驗(yàn)證。

2. 元數(shù)據(jù)驗(yàn)證：基于方法區(qū)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)驗(yàn)證。

3. 字節(jié)碼驗(yàn)證：基于方法區(qū)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)驗(yàn)證。

4. 符號(hào)引用驗(yàn)證：基于方法區(qū)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)驗(yàn)證。

準(zhǔn)備：

為類(lèi)變量分配內(nèi)存，并將其初始化為默認(rèn)值。（此時(shí)為默認(rèn)值，在初始化的時(shí)候才會(huì)給變量賦值）即在方法區(qū)中分配這些變量所使用的內(nèi)存空間。例如：

public static int value = 123;

此時(shí)在準(zhǔn)備階段過(guò)后的初始值為0而不是123；將value賦值為123的putstatic指令是程序被編譯后，存放于類(lèi)構(gòu)造器方法之中.特例：

public static final int value = 123;

此時(shí)value的值在準(zhǔn)備階段過(guò)后就是123。

解析：

把類(lèi)型中的符號(hào)引用轉(zhuǎn)換為直接引用。

• 符號(hào)引用與虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)的布局無(wú)關(guān)，引用的目標(biāo)并不一定要已經(jīng)加載到內(nèi)存中。各種虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)的內(nèi)存布局可以各不相同，但是它們能接受的符號(hào)引用必須是一致的，因?yàn)榉?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。

• 直接引用可以是指向目標(biāo)的指針，相對(duì)偏移量或是一個(gè)能間接定位到目標(biāo)的句柄。如果有了直接引用，那引用的目標(biāo)必定已經(jīng)在內(nèi)存中存在

主要有以下四種：

1. 類(lèi)或接口的解析

2. 字段解析

3. 類(lèi)方法解析

4. 接口方法解析

初始化：

初始化階段是執(zhí)行類(lèi)構(gòu)造器方法的過(guò)程。方法是由編譯器自動(dòng)收集類(lèi)中的類(lèi)變量的賦值操作和靜態(tài)語(yǔ)句塊中的語(yǔ)句合并而成的。虛擬機(jī)會(huì)保證方法執(zhí)行之前，父類(lèi)的方法已經(jīng)執(zhí)行完畢。如果一個(gè)類(lèi)中沒(méi)有對(duì)靜態(tài)變量賦值也沒(méi)有靜態(tài)語(yǔ)句塊，那么編譯器可以不為這個(gè)類(lèi)生成()方法。

java中，對(duì)于初始化階段，有且只有以下五種情況才會(huì)對(duì)要求類(lèi)立刻“初始化”（加載，驗(yàn)證，準(zhǔn)備，自然需要在此之前開(kāi)始）：

1. 使用new關(guān)鍵字實(shí)例化對(duì)象、訪問(wèn)或者設(shè)置一個(gè)類(lèi)的靜態(tài)字段（被final修飾、編譯器優(yōu)化時(shí)已經(jīng)放入常量池的例外）、調(diào)用類(lèi)方法，都會(huì)初始化該靜態(tài)字段或者靜態(tài)方法所在的類(lèi)。

2. 初始化類(lèi)的時(shí)候，如果其父類(lèi)沒(méi)有被初始化過(guò)，則要先觸發(fā)其父類(lèi)初始化。

3. 使用java.lang.reflect包的方法進(jìn)行反射調(diào)用的時(shí)候，如果類(lèi)沒(méi)有被初始化，則要先初始化。

4. 虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)，用戶會(huì)先初始化要執(zhí)行的主類(lèi)（含有main）

5. jdk 1.7后，如果java.lang.invoke.MethodHandle的實(shí)例最后對(duì)應(yīng)的解析結(jié)果是 REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic方法句柄，并且這個(gè)方法所在類(lèi)沒(méi)有初始化，則先初始化。

四.類(lèi)加載器：

把類(lèi)加載階段的“通過(guò)一個(gè)類(lèi)的全限定名來(lái)獲取描述此類(lèi)的二進(jìn)制字節(jié)流”這個(gè)動(dòng)作交給虛擬機(jī)之外的類(lèi)加載器來(lái)完成。這樣的好處在于，我們可以自行實(shí)現(xiàn)類(lèi)加載器來(lái)加載其他格式的類(lèi)，只要是二進(jìn)制字節(jié)流就行，這就大大增強(qiáng)了加載器靈活性。系統(tǒng)自帶的類(lèi)加載器分為三種：

1. 啟動(dòng)類(lèi)加載器。

2. 擴(kuò)展類(lèi)加載器。

3. 應(yīng)用程序類(lèi)加載器。

五.雙親委派機(jī)制：

雙親委派機(jī)制工作過(guò)程：

如果一個(gè)類(lèi)加載器收到了類(lèi)加載器的請(qǐng)求.它首先不會(huì)自己去嘗試加載這個(gè)類(lèi).而是把這個(gè)請(qǐng)求委派給父加載器去完成.每個(gè)層次的類(lèi)加載器都是如此.因此所有的加載請(qǐng)求最終都會(huì)傳送到Bootstrap類(lèi)加載器(啟動(dòng)類(lèi)加載器)中.只有父類(lèi)加載反饋?zhàn)约簾o(wú)法加載這個(gè)請(qǐng)求(它的搜索范圍中沒(méi)有找到所需的類(lèi))時(shí).子加載器才會(huì)嘗試自己去加載。

雙親委派模型的優(yōu)點(diǎn)：java類(lèi)隨著它的加載器一起具備了一種帶有優(yōu)先級(jí)的層次關(guān)系.

例如類(lèi)java.lang.Object,它存放在rt.jart之中.無(wú)論哪一個(gè)類(lèi)加載器都要加載這個(gè)類(lèi).最終都是雙親委派模型最頂端的Bootstrap類(lèi)加載器去加載.因此Object類(lèi)在程序的各種類(lèi)加載器環(huán)境中都是同一個(gè)類(lèi).相反.如果沒(méi)有使用雙親委派模型.由各個(gè)類(lèi)加載器自行去加載的話.如果用戶編寫(xiě)了一個(gè)稱為“java.lang.Object”的類(lèi).并存放在程序的ClassPath中.那系統(tǒng)中將會(huì)出現(xiàn)多個(gè)不同的Object類(lèi).java類(lèi)型體系中最基礎(chǔ)的行為也就無(wú)法保證.應(yīng)用程序也將會(huì)一片混亂.

感謝各位的閱讀，以上就是“JVM類(lèi)加載機(jī)制及生命周期的詳細(xì)介紹”的內(nèi)容了，經(jīng)過(guò)本文的學(xué)習(xí)后，相信大家對(duì)JVM類(lèi)加載機(jī)制及生命周期的詳細(xì)介紹這一問(wèn)題有了更深刻的體會(huì)，具體使用情況還需要大家實(shí)踐驗(yàn)證。這里是創(chuàng)新互聯(lián)，小編將為大家推送更多相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的文章，歡迎關(guān)注！

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標(biāo)題來(lái)源：http://www.muchs.cn/article14/ihiode.html

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