虚拟机类加载机制

本文涉及的产品
云解析 DNS,旗舰版 1个月
全局流量管理 GTM,标准版 1个月
公共DNS(含HTTPDNS解析),每月1000万次HTTP解析
简介: 类加载的过程类从被加载到虚拟机内存中开始,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。

类加载的过程

类从被加载到虚拟机内存中开始,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、解析3个部分统称为连接(Linking),类的声明周期如下:


img_cc4e21f4a031d56a837c36f52244b702.png
image.png

虚拟机规范严格规定了有且只有以下5种情况必须立即对类进行初始化:
1)遇到new、getstatic、putstatic或invokestatic这4条字节码指令时,如果类没有进行过初始化,则需要先触发其初始化。生成这4条指令的场景有:使用new关键字实例化对象、读取或设置一个类的静态字段(被final修饰、已在编译期把结果放入常量池的静态字段除外),以及调用一个类的静态方法的时候。
2)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,则需要触发其初始化。
3)当初始化一个类的时候,如果发现其父类还没有初始化,则需要先触发其父类的初始化。
4)当虚拟机启动时,用户需要指定一个要执行的主类(包含main方法的那个类),虚拟机会先初始化这个类
5)当使用JDK1.7的动态语言支持时,如果一个java.lang.invoke.MethodHandle实例最后的解析结果是REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic的方法句柄,并且这个方法句柄所对应的类没有进行过初始化,则需要先触发其初始化。

加载
加载是类加载的的一个阶段。加载阶段的主要步骤:
1)通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流(不限于本地jar包)。
2)将这个字节流所代表的静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构。
3)在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象,作为方法区这个类的各种数据的访问入口。
认证
认证包括以下几部分的认证:
1)文件格式验证:包括魔数、支持版本、常量类型、指向常量的索引的有效性、常量的编码等
2)元数据验证:类是否有父类、继承的合法性、非抽象类方法的完整性、方法合理性等
3)字节码验证:操作数栈语义合法性检查、虚拟机规定的类型转换校验等
4)符号引用验证:对类自身以外(常量池中的各种符号引用)的信息进行匹配性校验,包括类、方法、字段等的描述符

准备
准备阶段是正式为类变量分配内存并设置类变量(区别于实例变量,指的是类的静态字段等)初始值的阶段。比如int、short、char、float、long等类型的初始值是0,boolean类型初始值是false,reference对象类型的初始值是null。

解析
解析阶段是虚拟机将常量池内的符号引用(Class以CONSTANT_Class_info、CONSTANT_Fieldref_info、CONSTANT_Methodref_info、CONSTANT_InterfaceMethodref_info、CONSTANT_MethodType_info、CONSTANT_MethodHandle_info、CONSTANT_InvokeDynamic_info7种类符号引用结构描述)替换为直接引用(直接指向目标的指针、相对偏移量或一个能间接定位到目标的句柄)的过程。只需要保证使用的符号使用之前被解析就可以,可以先于初始化。
除了与invokedynamic指令相关的类,其他类被解析后都会被缓存,避免解析动作的重复进行。

初始化
类初始化阶段是类加载的最后一个阶段。前面的类加载过程中,除了在加载阶段用户应用程序可以通过自定义类加载器参与之外,其余动作完全由虚拟机主导和控制。到了初始化阶段,才真正开始执行类中定义的java代码。
初始化阶段是执行类构造器<clinit>()方法的过程。<clinit>()方法是由编译器自动收集所有类变量的赋值动作和静态语句块(static{}块)中的语句合并产生的,编译器收集的顺序是由语句在源文件中出现的顺序所决定的,它不需要显示地调用父类构造器。

类加载器

对于任何一个类,都需要由加载它的类加载器和这个类本身一同确立其在java虚拟机中的唯一性,每一个类加载器,都拥有一个独立的类名称空间。不同类加载器加载的同一个类不相等。

虚拟机系统提供3种的类加载器:Bootstrap ClassLoader、Extension ClassLoader、Application ClassLoader

Bootstrap ClassLoader
启动类加载器,一般由C++实现,是虚拟机的一部分。该类加载器主要职责是将JAVA_HOME路径下的\lib目录中能被虚拟机识别的类库(比如rt.jar)加载到虚拟机内存中。Java程序无法直接引用该类加载器

Extension ClassLoader
扩展类加载器,由Java实现,独立于虚拟机的外部。该类加载器主要职责将JAVA_HOME路径下的\lib\ext目录中的所有类库,开发者可直接使用扩展类加载器。 该加载器是由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现。

Application ClassLoader
应用程序类加载器,该加载器是由sun.misc.Launcher$AppClassLoader实现,该类加载器负责加载用户类路径上所指定的类库。开发者可通过ClassLoader.getSystemClassLoader()方法直接获取,故又称为系统类加载器。当应用程序没有自定义类加载器时,默认采用该类加载器。

双亲委派模型
如果一个类加载器收到了类加载的请求,它首先不会自己去尝试加载这个类,而是把这个请求委派给父加载器去完成,每一个层次的类加载器都是如此。只有当父加载器反馈自己无法完成这个加载请求时,子加载器才会尝试自己去加载。

相关文章
|
存储 Java 编译器
虚拟机类加载机制
虚拟机类加载机制 一、概述 虚拟机类加载机制:虚拟机把描述类的数据从Class文件加载到内存,并对数据进行校验、转换解析和初始化,最终形成可以被虚拟机直接使用的Java类型。 类的加载、连接、初始化都是在程序运行期间完成。
1463 0
|
存储 安全 Java
虚拟机类加载机制的了解
本文对java虚拟机的类加载机制进行了研究,该过程主要分为三个步骤:加载、连接、初始化,其中连接步骤可以分为:验证、准备、解析三个步骤。文中对于以上步骤进行了详细的介绍。此外,本文还涉及类加载器的部分知识:类加载器可以分为:启动类加载器、扩展类加载器、系统类加载器:java虚拟使用双亲委派的方式加载类。
1154 0
|
9天前
|
存储 SQL 数据库
虚拟化数据恢复—Vmware虚拟机误还原快照的数据恢复案例
虚拟化数据恢复环境: 一台虚拟机从物理机迁移到ESXI虚拟化平台,迁移完成后做了一个快照。虚拟机上运行了一个SQL Server数据库,记录了数年的数据。 ESXI虚拟化平台上有数十台虚拟机,EXSI虚拟化平台连接了一台EVA存储,所有的虚拟机都存放在EVA存储上。 虚拟化故障: 工组人员误操作将数年前迁移完成后做的快照还原了,也就意味着虚拟机状态还原到数年前,近几年数据都被删除了。 还原快照相当于删除数据,意味着部分存储空间会被释放。为了不让这部分释放的空间被重用,需要将连接到这台存储的所有虚拟机都关掉,需要将不能长时间宕机的虚拟机迁移到别的EXSI虚拟化平台上。
84 50
|
29天前
|
安全 虚拟化 数据中心
Xshell 连接 VMware虚拟机操作 截图和使用
Xshell 连接 VMware虚拟机操作 截图和使用
48 4
|
1月前
|
Linux 虚拟化
vmware虚拟机安装2024(超详细)
vmware虚拟机安装2024(超详细)
277 6
|
5月前
|
Unix Linux 虚拟化
虚拟机VMware知识积累
虚拟机VMware知识积累
|
1月前
|
虚拟化 网络虚拟化 网络架构
虚拟机 VMware Workstation 16 PRO 的网络配置
虚拟机 VMware Workstation 16 PRO 的网络配置
|
2月前
|
存储 SQL 数据挖掘
虚拟化数据恢复—VMware虚拟机vmdk文件被误删除的数据恢复案例
虚拟化数据恢复环境: 某品牌服务器(部署VMware EXSI虚拟机)+同品牌存储(存放虚拟机文件)。 虚拟化故障: 意外断电导致服务器上某台虚拟机无法正常启动。查看虚拟机配置文件发现这台故障虚拟机除了磁盘文件以外其他配置文件全部丢失,xxx-flat.vmdk磁盘文件和xxx-000001-delta.vmdk快照文件还在。管理员联系VMware工程师寻求帮助。VMware工程师尝试新建一个虚拟机来解决故障,但发现ESXi存储空间不足。于是将故障虚拟机下的xxx-flat.vmdk磁盘文件删除,然后重建一个虚拟机并且分配固定大小的虚拟磁盘。
|
3月前
|
测试技术 Linux 虚拟化
iOS自动化测试方案(五):保姆级VMware虚拟机安装MacOS
详细的VMware虚拟机安装macOS Big Sur的保姆级教程,包括下载VMware和macOS镜像、图解安装步骤和遇到问题时的解决方案,旨在帮助读者顺利搭建macOS虚拟机环境。
135 3
iOS自动化测试方案(五):保姆级VMware虚拟机安装MacOS
|
3月前
|
编解码 Linux 虚拟化
超详细VMware虚拟机安装Win10操作系统过程图解
这篇文章提供了一个详细的VMware虚拟机安装Windows 10操作系统的图解教程,包括了从创建虚拟机到安装操作系统的全过程,以及安装后的一些基本设置,如屏幕分辨率调整等。作者还提到了后续会分享关于磁盘分区的创建过程。
超详细VMware虚拟机安装Win10操作系统过程图解