深入理解JVM-类加载器深入解析(1)
2024-10-02 07:38:51
类加载
在java代码中,类型的加载,连接与初始化过程都是在程序运行期间完成的
类型:表示的Object本身,并不是指一个对象,也就是class.
运行期间:表示的是一种runtime的概念,在运行期间完成就可以提供更大的灵活性,增加了更多的可能性
java虚拟机与程序的生命周期
在如下几种情况下,java虚拟机将结束生命周期:
- 执行了System.exit()方法
- 程序正常执行结束
- 程序在执行过程中遇到了异常或错误而异常终止
- 由于操作系统出现错误而导致java虚拟机进程终止
类的加载,连接与初始化
加载:查找并加载类的二进制数据
连接:
- 验证:确保被加载的类的正确性
- 准备:为类的静态变量分配内存,并将其初始化默认值
- 解析:把类中的符号引用转换成直接引用
初始化:为类的静态变量赋予正确地初始值
java程序对类的使用方式可分为两种
- 主动使用
- 被动使用
所有的java虚拟机实现必须在每个类或接口被java程序"首次主动使用"时才初始化他们
主动使用:
- 创建类的实例
- 访问某个类或接口的静态变量,或者对该静态变量赋值(getstatic, putstatic)
- 调用类的静态方法(invokestatic)
- 反射(如Class.forName("com.test.Test"))
- 初始化一个类的子类
- java虚拟机启动时被标明为启动类的类(包含main方法的类 )
- jdk1.7开始提供的动态语言支持:
java.lang.invoke.MethodHandle实例的解析结果REF_getStatic, REF_putStatic,REF_invokeStatic句柄对应的类没有初始化,则初始化
除了以上七种情况,其他使用java类的方式都被看作是对类的被动使用,都不会导致类的初始化
类的加载:
类的加载指的是将类的.class文件中的二进制数据读入到内存中,将其放在运行时数据区的方法区内,然后在内存中创建一个java.lang.Class对象(规范并未说明Class对象位于哪里,HotSpot虚拟机将其放在了方法区中)用来封装类在方法区内的数据结构
加载.class文件的方式:
- 从本地系统中直接加载
- 通过网络下载.class文件
- 从zip,jar等归档文件中加载.class文件
- 从专门的数据库中提取.class文件
- 将java源文件动态编译为.class文件(如:动态代理,jsp转化成java类)
public class Mytest1 {
public static void main(String[] args) {
/**
* MyParent1 static block
* hello world
* 对于静态字段来说,只有直接定义了该字段的类才会被初始化
* 只对父类主动使用了, 所以只加载了父类
*/
//System.out.println(MyChild1.str);
/**
* MyParent1 static block
* MyChild1 static block
* welcome
* 初始化一个类的子类的时候,父类也会被初始化
*/
System.out.println(MyChild1.str2);
}
}
class MyParent1 {
public static String str = "hello world";
static {
System.out.println("MyParent1 static block");
}
}
class MyChild1 extends MyParent1 {
public static String str2 = "welcome";
static {
System.out.println("MyChild1 static block");
}
}
例子2
package jvm.classloader;
/**
* 这里我们用javap -c MyTest2 反编译之后可以看到
* 几个助记符
* ldc表示int,float或是String类型的常量值从常量池中推送至栈顶
* bipush表示将单字节(-128 ~ 127) 的常量值推送至栈顶
* sipush表示将一个短整型常量值(-32768 ~ 32767)推送至栈顶
* iconst_1表示将int类型1推送至栈顶
* iconst 最多到5, 专门为-1~5提供了助记符(iconst_m1~iconst_5)
*
*/
public class MyTest2 {
public static void main(String[] args) {
/**
* hello world
* 如果str变量不加final则会把静态代码块打印出来
* 因为加了final就表示常量,所以在编译阶段就会被存入调用这个方法所在
* 的类的常量池中,本质上,调用类并没有直接饮用到定义常量类,因此并不会
* 触发定义常量的类的初始化
* 注意: 这里指的是将常量存放到了MyTest2的常量池中,之后MyTest2与
* MyParent2就没任何关系了
* 甚至,我们可以将MyParent2的class文件删除
*/
System.out.println(MyParent2.i);
}
}
class MyParent2 {
public static final String str = "hello world";
public static final short s = 127;
public static final int i = 128;
public static final int m= 1;
static {
System.out.println("MyParent2 static block");
}
}
例子3
public class Mytest3 {
public static void main(String[] args) {
/**
* 对于一个这样的必须在运行期间才能知道的值的话,把这个值放到常量池里面是没什么意义的
* 所以就不会放到常量池中.这时在程序运行时,会导致主动使用这个常量所在的类,
* 显然会导致这个类被初始化
*/
System.out.println(MyParent3.str);
}
}
class MyParent3 {
public static final String str = UUID.randomUUID().toString();
static {
System.out.println("MyParent3 static code");
}
}
例子4
/**
* 助记符:
* anewarray:表示创建一个引用类型的(如类,接口,数据)数据,并将其引用值压入栈顶
* newarray:表示创建一个指定的原始类型(如:int,float,char等)的数组,并将其引用值压入栈顶
*/
public class MyTest4 {
public static void main(String[] args) {
/**
* 创建类的对象属于主动使用,所以会导致类的初始化
*/
//MyParent4 myParent4 = new MyParent4();
/**
* 这里类不会被初始化
* 对于数组实例来说,其类型是由JVM在运行期间动态生成的,表示为[Ljvm.classloader.MyParent4
* 这种形式.动态生成的类型,其父类型就是Object.
* 对于数组来说,JavaDoc经常将构成数组的元素为Component,实际上就输出将数组降低一个维度后的类型
*
*/
MyParent4[] myParent4s = new MyParent4[1];
System.out.println(myParent4s.getClass());
System.out.println(myParent4s.getClass().getSuperclass());
/**
* [I
* java.lang.Object
*/
int[] ints = new int[1];
System.out.println(ints.getClass());
System.out.println(ints.getClass().getSuperclass());
}
}
class MyParent4 {
static {
System.out.println("Myparent4 static block");
}
}
例子5
/**
* 当一个接口在初始化时,并不要求其父接口都完成了初始化
* 只有在真正使用到父接口的时候(如引用接口中所定义的常量时),才会初始化
*/
public class MyTest5 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(MyChild5.b);
}
}
class MyParent5 {
//public static int a = 5;
public static int a = new Random().nextInt(5);
}
class MyChild5 extends MyParent5 {
public static int b = 6;
//public static int b = new Random().nextInt(4);
}
例子6
public class MyTest6 {
public static void main(String[] args) {
Singleton instance = Singleton.getInstance();
/**
* 1:
* counter1: 1
* counter2: 1
*
* 2:
* counter1: 1
* counter2: 0
*
* 在类的加载中,连接阶段里面有个准备阶段,在准备阶段的时候,jvm会给
* 类分配内存,并将其初始化为默认值
* 然后再进行初始化,初始化时是按照我们所申明的变量从上到下的顺序去执行
* 所以改变变量的顺序的时候执行顺序也被改变
*/
System.out.println("counter1: "+Singleton.counter1);
System.out.println("counter2: "+Singleton.counter2);
}
}
class Singleton {
public static int counter1;
//1
//public static int counter2=0;
private static Singleton singleton = new Singleton();
private Singleton() {
counter1++;
counter2++;//如果在准备阶段没有附上默认值,那么这里是无法++的,所以准备阶段具有重要意义
}
//2
public static int counter2=0;
public static Singleton getInstance() {
return singleton;
}
}
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