类的加载、连接和初始化

简介: 类的加载、连接和初始化

当使用java命令运行某个程序时,该命令会启动一个java虚拟机,不管这个程序有多么复杂,有多少个线程,这个程序都会处于该虚拟机的进程里。同一个jvm的所有线程,所有变量都处于同一个进程里。他们都使用该JVM进程的内存区。当系统出现以下问题时,JVM会被终止:


程序正常结束

程序运行到使用System.exit()或Runntime.getRuntime().exit()代码处结束程序。

程序执行过程中遇到未捕获的异常或错误时结束。

程序所在的平台强制结束了JVM进程。


类加载的过程分为三个部分:


1,加载


类加载指的是将类的.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,然后在堆里面创建一个对象,用来封装类在方法区内的数据结构。类的加载最终产品是位于堆内中的Class对象,Class对象封装了类在方法取得数据结构,并向程序员提供了访问方法区内的数据结构的接口。


当程序主动初始化某个类的时候,如果该类没有被加载到内存中,则系统会通过类加载、连接、初始化三个步骤来对类进行初始化。如果没有意外,JVM将会连续完成这三个步骤,所以有时也把这三个步骤统称为类的加载或初始化。


类的加载有类的加载器来完成,类加载器通常由JVM提供,这些加载器也是前面所有程序运行的基础,JVM提供的这些类加载器通常被称为类加载器。除此之外,开发者可以通过继承ClassLoader基类来创建自己的类加载器。


通过使用不同的类加载器,可以从不同来源加载二进制数据,通常有以下几种来源:


从本地文件系统加载class文件,这是我们经常使用的方式。

从Jar包加载class文件,这种方式也是很常见的。

通过网络加载class文件

把一个java源文件动态编译,并执行加载。

类加载无需等到 首次使用 该类是才加载该类,java虚拟机规范允许预先加载某些类。


2,类的连接


当类被加载之后,系统为之生成一个对应的Class对象,接着将会进入连接阶段,连接阶段负责把类的二进制数据文件合并到JRE中,类的连接可分如下三个阶段:


验证:


验证阶段用于检验被加载的类是否由正确的内部结构,并和其他类协调一致。包括对文件格式的验证,比如常量中是否有不支持的常量。对元数据的验证,对字节码的验证,对符号引用的验证。


准备:


准备阶段负责为类的类变量分配内存,并设置模式初始值。 注意:对于类变量(static)和全局变量来说,如果不是显式的对其赋值,则系统会为器赋予默认的值,而对于局部变量而言,在使用之前必须显式的为其赋值,否则编译不通过


解析:


将类的二进制数据中的符号引用替换成直接引用。


符号引用 :即一个字符串,但是这个字符串给出了一些能够唯一性 识别一个方法,一个变量,一个类相关的信息。


直接引用:可以理解为一个内存地址,或者一个偏移量。比如类方法,类变量的直接引用是指向方法区的指针。而实例变量的直接引用则是从 实例的头指针开始算起到这个实例变量位置的偏移量。


举一个例子来说:现在调用方法 hello(),这个方法的地址是1234567,那么hello 就是符号引用,1234567就是直接引用。


在解析阶段,虚拟机 会把所有的类名、方法名、字段名 这些符号引用替换为具体内存地址或偏移量,也就是直接引用。


3,类的初始化


在类的初始化阶段,虚拟机负责对类进行初始化,主要就是对类变量进行初始化。在java类中对类变量指定初始值有两种方式:1,声明类变量时指定初始值,2,使用静态初始化块为类变量指定初始化值。

如下所示:


public class Test {
    //声明类变量时初始化
    static int a = 8;
    static int b;
    //使用静态初始化块对变量进行初始化
    static {
        b  =2;
    }
}


声明变量时指定初始值,今天初始化块都被当成类的初始化语句。JVM会按这些语句的排列顺序在程序中依次执行他们。


JVM初始化一个类包含如下几个步骤:


假如这个类没有被加载和连接,则程序加载并连接该类。

假如该类的直接父类还没有被初始化,则先初始化其直接父类。

假如类中有初始化语句,则系统一次执行这些初始化语句。

当执行第二步时,系统对直接的父类的初始化步骤也遵循此步骤。如果该类又有直接父类,则系统会再次重复这三个步骤来初始化该类。所以最先初始化的总是java.long.Object类。


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