Java类加载机制

一. 类加载机制三大步骤

1. 加载

  • 获得二进制流：获得.class文件的字节流，有多种方式获得.class文件，如：zip包、网络、运行时计算生成等。
  • 数据类型转换：将上一步的字节流以一定的数据结构（魔数、主次版本号、访问权限、常量池、字段表、方法表、属性表等）保存至方法区。
  • 生成Class对象：在内存中生成一个代表该类的java.lang.Class对象。一般情况下，该类是在堆中的，但对于HotSpot虚拟机，则保存在方法区中。

2. 连接

  • 校验

    • 四大阶段
      • Class文件格式校验（魔数、主次版本号…）
      • 元数据校验（是否有父类…）
      • 字节码校验（把一个子类对象赋值给父类数据类型，这是安全的…）
      • 符号引用校验（通过全限定名是否能找到对应的类…）
    • 作用？ 确保.class文件的字节流数据符合当前虚拟机的要求，并保证虚拟机的安全。
  • 准备

    • 作用？ 为类变量在方法区分配内存，并设置零值。
  • 解析

    • 作用？ 虚拟机将方法区中常量池的符号引用替换为直接引用。

3. 初始化

  • 作用？ 将用户指定的值赋给类变量，以及执行静态代码块。
  • 类变量赋值与静态代码块赋值顺序？ 顺序执行，后面的覆盖前面的！ 
public class ClassLoaderSequence {

    public static int id = 1;

    static {
        age = 10;
        id  = 2;
    }

    public static int age = 20;
}

@Test
public void staticExcSequenceTest(){
    System.out.println("id  = " + ClassLoaderSequence.id);  // 2
    System.out.println("age = " + ClassLoaderSequence.age); // 20
}

 

二. 类加载器分类

  • 引导类加载器（Bootstrap ClassLoader）
  • 扩展类加载器（Extension ClassLoader）
  • 系统类加载器（System ClassLoader）
  • 用户类加载器（User ClassLoader）

 

三. 疑问

1. 什么时候触发类加载的加载阶段？

  • 运行时，用到某个类时。
    • 遇到四大字节码指令。
      • new关键字实例化对象。
      • 读取（getStatic）、设置（putStatic）类字段。
      • 调用类方法（invokeStatic）。
    • 对类进行反射调用。
      • 调用java.lang.reflect包中方法。
    • 父类尚未加载。

      • 当初始化某个类时，若发现该父类尚未初始化，则优先触发父类初始化。

 

  • Java虚拟机规范允许系统预加载某些类。
    • 哪些类？ 系统经常用到的，如：java.util.*、java.lang.*、sun.reflect.*
    • 如何证明？ 启动项目时添加-XX:+TraceClassLoading虚拟机参数。

 

四. 参考

　　本文中，有很多细节没有展开论述，原因是因为有篇很好的文章（https://www.cnblogs.com/xrq730/p/4844915.html）已经讲得很清楚了，我也就没有必要再做赘述。

  • 《深入理解Java虚拟机》第七章    – 虚拟机类加载机制
  • 《疯狂Java讲义》          第十八章 – 类加载机制与反射（上半部分）

 

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