java虚拟机原理:类加载过程详解

一、Java 类加载过程

1、字节码编译

编写好 Java 源码 Student.java ,

使用 javac 将上述 Java 源码编译成 Class 字节码文件 Student.class ,

2、加载

加载 : 通过 " 类加载子系统 " 将该字节码文件 , 加载到 Java 虚拟机内存中 的 方法区 , 然后开始执行 " 连接 " 操作 ,

类加载时机 : Java 程序执行时 , 并不是一开始将所有的字节码文件都加载到内存中 , 而是用到时才进行加载 ;

• 通过 new 关键字创建实例对象 ;
• 通过 Class 反射 获取类 ;
• 如 : Class.forName(“Xxx”) 获取类 ;
• 序列化 / 反序列化 ;
• 调用 clone 克隆对象 ;
• 有 main 函数的类 , 会默认自动加载 ;
• 调用子类 , 如果之前没有加载过父类 , 则 自动加载父类 ;
  

3、连接

连接操作 分为 3 3 3 个步骤 :

• 验证 : 对 字节码文件 进行校验 , 查看该字节码格式是否正确 , 如 : 是否以 0xCAFEBABE 开头 , 字段表 , 方发表 , 属性表 等格式是否正确 , 进行校验 ;
  
• 校验示例 : 假设校验如下字节码数据 , 原始数据是 【Java 虚拟机原理】Class 字节码二进制文件分析 一 ( 字节码文件附加信息 | 魔数 | 次版本号 | 主版本号 | 常量池个数 ) 二、字节码文件示例 章节中的 Java 源码 , Class 字节码 , 字节码附加信息 ;
  

在 Student 构造方法中 , 会调用到 1: invokespecial #1 父类构造方法 , 如果父类有有参的构造方法且没有声明无参构造方法 , 子类必须实现一个相同参数的构造方法 , 否则就会报错 ;

Constant pool:
   #1 = Methodref          #4.#17         // java/lang/Object."<init>":()V
{
  public Student();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
         4: return
      LineNumberTable:
        line 1: 0
}

• 准备 : 在该阶段 , 在 方法区 中 , 为 类中的静态变量 进行内存划分 , 并对这些静态变量进行 默认值赋值 , 一般赋值 0 , null 等默认值 ; 即使静态变量 static int a = 5 已经有了赋值 , 但是在该阶段暂时给该静态变量赋值 0 ;
• 解析 : 将 " 常量池 " 中的 " 符号引用 " 转为 " 直接引用 " ;
  

符号引用 : 下面就是 常量池中的 符号引用 , 引用是 以符号的形式表示出来 的 , 这并不是内存中的引用 ; 直接引用 是 将 #1 = Methodref #4.#17 样式的 符号引用 转为 指向内存地址 的 指针引用 ; JVM 线程栈 的 栈帧 中的 动态链接 , 就是持有的一个指向内存的指针 , 该指针指向 栈帧 对应方法 在运行时 常量池中的 内存地址 ; 该内存地址是在 方法区 中的 ;

Constant pool:
   #1 = Methodref          #4.#17         // java/lang/Object."<init>":()V
   #2 = Fieldref           #3.#18         // Student.name:Ljava/lang/String;
   #3 = Class              #19            // Student
   #4 = Class              #20            // java/lang/Object

( 分析的数据是 【Java 虚拟机原理】Class 字节码二进制文件分析 一 ( 字节码文件附加信息 | 魔数 | 次版本号 | 主版本号 | 常量池个数 ) 二、字节码文件示例 章节中的 Java 源码 , Class 字节码 , 字节码附加信息 ; )

4、初始化

初始化 : 对变量进行 指定赋值 ;

如 : 有静态变量 static int a = 5 , 在 连接 过程中的 准备 阶段 , 为该变量赋值默认值 0 ; 在 初始化 阶段 , 为其赋值 代码 中设置的真正的 指定初始值 5 ;

总结

借助下图理解类加载过程 ;

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