JVM学习笔记——类加载过程
一个Class在虚拟机中的完整生命周期如下图所示:
加载
加载一个Class需要完成以下3件事:
- 通过Class的全限定名获取Class的二进制字节流
- 将Class的二进制内容加载到虚拟机的方法区
- 在内存中生成一个java.lang.Class对象表示这个Class
校验
验证一个Class的二进制内容是否合法,主要包括4个阶段:
- 文件格式验证,确保文件格式符合Class文件格式的规范。如:验证魔数、版本号等。
- 元数据验证,确保Class的语义描述符合Java的Class规范。如:该Class是否有父类、是否错误继承了final类、是否一个合法的抽象类等。
- 字节码验证,通过分析数据流和控制流,确保程序语义符合逻辑。如:验证类型转换是合法的。
- 符号引用验证,发生于符号引用转换为直接引用的时候(转换发生在解析阶段)。如:验证引用的类、成员变量、方法的是否可以被访问(IllegalAccessError),当前类是否存在相应的方法、成员等(NoSuchMethodError、NoSuchFieldError)。
准备
在准备阶段,虚拟机会在方法区中为Class分配内存,并设置static成员变量的初始值为默认值。注意这里仅仅会为static变量分配内存(static变量在方法区中),并且初始化static变量的值为其所属类型的默认值。如:int类型初始化为0,引用类型初始化为null。
解析
解析阶段,虚拟机会将常量池中的符号引用替换为直接引用,解析主要针对的是类、接口、方法、成员变量等符号引用。在转换成直接引用后,会触发校验阶段的符号引用验证,验证转换之后的直接引用是否能找到对应的类、方法、成员变量等。这里也可见类加载的各个阶段在实际过程中,可能是交错执行。
初始化
初始化阶段即开始在内存中构造一个Class对象来表示该类,即执行类构造器<clinit>()
的过程。需要注意下,<clinit>()
不等同于创建类实例的构造方法<init>()
-
<clinit>()
方法中执行的是对static变量进行赋值的操作,以及static语句块中的操作。 - 虚拟机会确保先执行父类的
<clinit>()
方法。 - 如果一个类中没有static的语句块,也没有对static变量的赋值操作,那么虚拟机不会为这个类生成
<clinit>()
方法。 - 虚拟机会保证
<clinit>()
方法的执行过程是线程安全的。
总结
总的来说,类实例化的一般过程是:父类的类构造器() -> 子类的类构造器() -> 父类的成员变量和实例代码块 -> 父类的构造函数 -> 子类的成员变量和实例代码块 -> 子类的构造函数。