Java虛擬機(jī)如何加載類的？

TANKING 發(fā)布于2019-08-16 15:30 / 2159人閱讀

摘要：虛擬機(jī)有個一加載機(jī)制，叫做雙親委派模型。擴(kuò)展類加載器擴(kuò)展類加載器的父類的加載器是啟動類加載器。驗(yàn)證驗(yàn)證的目的就是需要符合虛擬機(jī)的規(guī)范。虛擬機(jī)會通過加鎖的方式確保方法只執(zhí)行一次。

引言

上一篇文章談到Java運(yùn)行的流程，其中有一環(huán)是類加載。今天就繼續(xù)深入探討JVM如何加載虛擬機(jī)。
首先JVM加載類的一般流程分三步：
·加載
·鏈接
·初始化
那么是否全部Java類都是這樣三步走的方式加載呢？我們可以從Java的數(shù)據(jù)類型去出發(fā)。Java分基本類型和引用類型。其中按照面向?qū)ο蟮奶匦裕磺薪詫ο螅敲磳τ诨绢愋鸵矐?yīng)該是對象。但是為了在執(zhí)行效率和內(nèi)存占用上進(jìn)行調(diào)優(yōu)，Java將基本類型特殊處理。所以Java基本類型加載都是Java虛擬機(jī)預(yù)先定義好了，所以沒有加載這個步驟了。引用類型就是類，接口，數(shù)組。其中數(shù)組是直接由虛擬機(jī)直接生成的。類和接口是字節(jié)流，都是需要加載。

正文 Java基本類型

首先先看下基本類型的默認(rèn)值和值域。

總結(jié)
1.無符號類型：boolean和char
2.boolean在Java虛擬機(jī)中，根據(jù)虛擬機(jī)規(guī)范轉(zhuǎn)換為int類型，false為0，true為1

引用類型

引用類型中的數(shù)組是直接由Java虛擬機(jī)直接生成，接下來直接講類和接口。為了敘述方便直接統(tǒng)稱為類。類的加載分三步。

加載

加載是通過加載器進(jìn)行加載的。Java虛擬機(jī)有個一加載機(jī)制，叫做雙親委派模型。具體就是當(dāng)一個類加載器拿到這個類的時候先給自己的父類加載器進(jìn)行加載，如果父類加載器沒有找到所請求的類，才會給該類加載器。還是挺尊老愛幼的。那么加載器有很多中，在Java9之前分三類。Java9之后分兩類。

分類：
Java9之前
·啟動類加載器：負(fù)責(zé)加載最為基礎(chǔ)和最為重要的類。比如存放在jre的lib目錄的jar包中的類以及虛擬機(jī)參數(shù)-Xbootclasspath指定的類。
·擴(kuò)展類加載器：擴(kuò)展類加載器的父類的加載器是啟動類加載器。擴(kuò)展類加載器加載相對次要但是又通用的類。比如jre中l(wèi)ib/ext目錄下的jar包中的類以及由系統(tǒng)變量java.ext.dir指定的類。
·應(yīng)用類加載器：應(yīng)用類加載器的父類加載器是擴(kuò)展類加載器。負(fù)責(zé)加載應(yīng)用加載應(yīng)用程序路徑的類（這里的應(yīng)用程序的路徑就是虛擬機(jī)參數(shù)-cp/-classpath，系統(tǒng)變量java.class.path或環(huán)境變量CLASSPATH指定的路徑）。

Java9之后
啟動類加載器：同上
平臺類加載器：Java9引入模塊系統(tǒng)，所以除了少數(shù)的幾個關(guān)鍵模塊是用啟動類加載器加載，其余的都有平臺類加載器加載。

類加載器除了提供加載功能，還提供命名空間的功能，這個就很像Java的包名一樣。即時是同一個類，經(jīng)過不同的類加載器，命名不同那這兩個類也是不是同一個類。

鏈接

何為鏈接，就是講加載的類合并至Java虛擬機(jī)，使之能夠執(zhí)行的過程。具體流程可以分類驗(yàn)證，準(zhǔn)備以及解析三個過程。
驗(yàn)證：驗(yàn)證的目的就是需要符合Java虛擬機(jī)的規(guī)范。
準(zhǔn)備：為加載類的靜態(tài)字段分配內(nèi)存，部分Java虛擬機(jī)還會在這階段構(gòu)造其他跟類層次相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，比如說用來實(shí)現(xiàn)虛方法的動態(tài)綁定的方法表。
解析：當(dāng)class文件加載到虛擬機(jī)之前這個類不知道自己的成員變量和成員方法的地址，所以編譯器會生成一個符號引用，這個符號應(yīng)用包括所在類的名字，目標(biāo)方法的名字，接收參數(shù)類型以及返回類型。解析就是將這個符號引用轉(zhuǎn)化為實(shí)際引用。如果符號引用指向的類沒有加載，那么會觸發(fā)這個類進(jìn)行加載，但是不會鏈接和初始化。

Java虛擬機(jī)規(guī)范并沒有要求鏈接過程完成解析，如果某些字節(jié)碼使用了符號引用，那么在執(zhí)行這些字節(jié)碼之前，需要完成解析。

初始化

初始化就是初始化靜態(tài)字段，如果靜態(tài)字段被final修改，那么該字段就會被標(biāo)記為常量值，其初始化直接由Java虛擬機(jī)完成。其他的初始化靜態(tài)字段的代碼Java編譯器會放在一個方法中并且命名為.
初始化就是為常量值直接賦值和執(zhí)行方法的過程。Java虛擬機(jī)會通過加鎖的方式確保方法只執(zhí)行一次。
那么什么時候會觸發(fā)初始化：
1.當(dāng)虛擬機(jī)啟動，初始化用戶指定的類。
2.當(dāng)遇到用以新建目標(biāo)類實(shí)例的new指令時，初始化new指令的目標(biāo)類。
3.當(dāng)遇到調(diào)用靜態(tài)方法的指令時，初始化該靜態(tài)方法所在的類。
4.但遇到訪問靜態(tài)字段的指令時，初始化該靜態(tài)字段所在的類。
5.子類的初始化會觸發(fā)父類的初始化。
6.如果接口定義了default方法，那么直接實(shí)現(xiàn)或者間接實(shí)現(xiàn)該接口的類的初始化，會觸發(fā)該接口的初始化。
7.使用反射API對某個類進(jìn)行反射調(diào)用時，會初始化該類。
8.當(dāng)初次調(diào)用MethodHandle實(shí)例時，初始化該MethodHandle指向的方法所在的類。