面试必问:JVM类加载机制详细解析

本文涉及的产品
公共DNS(含HTTPDNS解析),每月1000万次HTTP解析
云解析 DNS,旗舰版 1个月
全局流量管理 GTM,标准版 1个月
简介: JVM类加载机制详细解析

前言

在Java面试中,简历上有写JVM(Java虚拟机)相关的东西,JVM的类加载机制基本是面试必问的知识点。
image

类的加载和卸载

JVM是虚拟机的一种,它的指令集语言是字节码,字节码构成的文件是class文件。平常我们写的Java文件,需要编译为class文件才能交给JVM运行。可以这么说:C语言代码——>二进制文件——>计算机硬件,就相当于Java代码——>字节码文件——>JVM。JVM将指定的class文件读取到内存里,并运行该class文件里的Java程序的过程,就称之为类的加载;反之,将某个class文件的运行时数据从JVM中移除的过程,就称之为类的卸载。
class文件的运行时数据就是C++对象,也称为kclass对象,这些运行时数据在JDK7之前是放在永久代(PermGen),JDK8之后则放在元空间(Metaspace)。
image

类的生命周期

Java类从被虚拟机加载开始,到卸载出内存为止,它的整个生命周期包括:加载(Loading)、验证(Verification)、准备(Preparation)、解析(Resolution)、初始化(Initialization)、使用(Using)和卸载(Unloading)7个阶段;其中验证、准备和解析又统称为连接(Linking)阶段。
image

类的加载的时机

虚拟机规范并未严格规定类加载的时机,跟具体的JVM虚拟机有关。类加载的最佳时机是解析Java字节码类文件中常量池符号的时候,Class.forName()、ClassLoader.loadClass()、反射API和JNI_FindClass都可以触发类加载,Hot JVM自身启动的时候也会触发类加载。
通过JVM参数中加 -verbose:class,可以在应用启动的时候打印类加载的过程,如下图所示:
image

初始化这个阶段,JVM虚拟机给出了5种必须对类进行“初始化”的情况
使用new关键字实例化对象的时候、读取或设置一个类的静态字段的时候、调用一个类的静态方法的时候;
使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用的时候,如果类没有进行过初始化,则要先触发其初始化;
当初始化一个类的时候,如果发现其父类还没有被初始化,则要先初始化其父类;
当虚拟机启动时,用户需要指定一个执行的主类(包含main方法的那个类),则虚拟机会优先初始化这个主类;
在JDK1.7以后,动态语言支持的时候,如果一个java.lang.invoke.MethodHandle实例最后的结果是要执行第1种情况的操作,则也要进行初始化。

类的卸载时机

类的卸载跟采用的垃圾收集算法有关,在CMS中有两种方法卸载不必要的类,一种是等到元空间(Metaspace)满了的时候触发FGC,另一种是使用跟CMS并发收集算法类似的方式,不过对于元空间的阈值和触发CMS并发收集的阈值是独立的。更具体的可以参考之前的文章:CMS学习笔记。在这里,我们只需要记住,JVM中一个类的卸载要满足下面这3个条件:
该类所有的实例对象都已被回收;
该类的类加载器对象已经被回收;
该类对应的java.lang.Class对象没有在任何地方被引用,无法在任何地方通过反射访问该类的方法。
欢迎大家关注我的公种浩【程序员追风】,文章都会在里面更新,整理的资料也会放在里面。
image

类加载器的作用

类的加载是需要类加载器完成的,但是类加载器在JVM中的作用可不止这些。在JVM中,一个类的唯一性是需要这个类本身和类加载一起才能确定的,每个类加载器都有一个独立的命名空间。
不同的类加载器,即使是同一个类字节码文件,最后再JVM里的类对象也不是同一个,下面的代码展示了这个结论:
上述代码的运行结果是:
image

可以看出,代码中使用自定义类加载器(myLoader)加载的jvm.ClassLoaderTest类和通过应用程序类加载器加载的类不是同一个类。综上,类加载器在JVM中的作用有:
将类的字节码文件从JVM外部加载到内存中
确定一个类的唯一性
提供隔离特性,为中间件开发者提供便利,例如Tomcat

最后
欢迎大家一起交流,喜欢文章记得点个赞哟,感谢支持!

相关文章
|
5天前
|
存储 监控 算法
美团面试:说说 G1垃圾回收 底层原理?说说你 JVM 调优的过程 ?
尼恩提示: G1垃圾回收 原理非常重要, 是面试的重点, 大家一定要好好掌握
美团面试:说说 G1垃圾回收 底层原理?说说你 JVM 调优的过程  ?
|
1月前
|
安全 Java 应用服务中间件
JVM常见面试题(三):类加载器,双亲委派模型,类装载的执行过程
什么是类加载器,类加载器有哪些;什么是双亲委派模型,JVM为什么采用双亲委派机制,打破双亲委派机制;类装载的执行过程
JVM常见面试题(三):类加载器,双亲委派模型,类装载的执行过程
|
8天前
|
Java 应用服务中间件 程序员
JVM知识体系学习八:OOM的案例(承接上篇博文,可以作为面试中的案例)
这篇文章通过多个案例深入探讨了Java虚拟机(JVM)中的内存溢出问题,涵盖了堆内存、方法区、直接内存和栈内存溢出的原因、诊断方法和解决方案,并讨论了不同JDK版本垃圾回收器的变化。
17 4
|
11天前
|
Java API 对象存储
JVM进阶调优系列(2)字节面试:JVM内存区域怎么划分,分别有什么用?
本文详细解析了JVM类加载过程的关键步骤,包括加载验证、准备、解析和初始化等阶段,并介绍了元数据区、程序计数器、虚拟机栈、堆内存及本地方法栈的作用。通过本文,读者可以深入了解JVM的工作原理,理解类加载器的类型及其机制,并掌握类加载过程中各阶段的具体操作。
|
11天前
|
存储 缓存 JavaScript
JVM面试真题总结(一)
JVM面试真题总结(一)
|
17天前
|
存储 安全 Java
JVM锁的膨胀过程与锁内存变化解析
在Java虚拟机(JVM)中,锁机制是确保多线程环境下数据一致性和线程安全的重要手段。随着线程对共享资源的竞争程度不同,JVM中的锁会经历从低级到高级的膨胀过程,以适应不同的并发场景。本文将深入探讨JVM锁的膨胀过程,以及锁在内存中的变化。
20 1
|
5天前
|
存储 Kubernetes 架构师
阿里面试:JVM 锁内存 是怎么变化的? JVM 锁的膨胀过程 ?
尼恩,一位经验丰富的40岁老架构师,通过其读者交流群分享了一系列关于JVM锁的深度解析,包括偏向锁、轻量级锁、自旋锁和重量级锁的概念、内存结构变化及锁膨胀流程。这些内容不仅帮助群内的小伙伴们顺利通过了多家一线互联网企业的面试,还整理成了《尼恩Java面试宝典》等技术资料,助力更多开发者提升技术水平,实现职业逆袭。尼恩强调,掌握这些核心知识点不仅能提高面试成功率,还能在实际工作中更好地应对高并发场景下的性能优化问题。
|
28天前
|
存储 算法 Java
深入解析 Java 虚拟机:内存区域、类加载与垃圾回收机制
本文介绍了 JVM 的内存区域划分、类加载过程及垃圾回收机制。内存区域包括程序计数器、堆、栈和元数据区,每个区域存储不同类型的数据。类加载过程涉及加载、验证、准备、解析和初始化五个步骤。垃圾回收机制主要在堆内存进行,通过可达性分析识别垃圾对象,并采用标记-清除、复制和标记-整理等算法进行回收。此外,还介绍了 CMS 和 G1 等垃圾回收器的特点。
94 0
深入解析 Java 虚拟机:内存区域、类加载与垃圾回收机制
|
1月前
|
缓存 Android开发 开发者
Android RecycleView 深度解析与面试题梳理
本文详细介绍了Android开发中高效且功能强大的`RecyclerView`,包括其架构概览、工作流程及滑动优化机制,并解析了常见的面试题。通过理解`RecyclerView`的核心组件及其优化技巧,帮助开发者提升应用性能并应对技术面试。
61 8
|
1月前
|
存储 缓存 Android开发
Android RecyclerView 缓存机制深度解析与面试题
本文首发于公众号“AntDream”,详细解析了 `RecyclerView` 的缓存机制,包括多级缓存的原理与流程,并提供了常见面试题及答案。通过本文,你将深入了解 `RecyclerView` 的高性能秘诀,提升列表和网格的开发技能。
56 8

推荐镜像

更多