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Java类的加载介绍及过程

  • 时间:2018-06-12 11:33
  • 发布:武汉java培训
  • 来源:互联网

我们知道一个Java类要想运行,必须由jvm将其装载到内存中才能运行,装载的目的就是把Java字节代码转换成JVM中的java.lang.Class类的对象。这样Java就可以对该对象进行一系列操作,装载过程有两个比较重要的特征:层次组织结构和代理模式。层次组织结构指的是每个类加载器都有一个父类加载器,通过getParent()方法可以获取到。类加载器通过这种父亲-后代的方式组织在一起,形成树状层次结构。

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Java类的加载过程:

1.通过类的全名产生对应类的二进制数据流。(如果没找到对应类文件,只有在类实际使用时才抛出错误。)

2.分析并将这些二进制数据流转换为方法区(JVM 的架构:方法区、堆,栈,本地方法栈,pc 寄存器)特定的数据结构(这些数据结构是实现有关的,不同 JVM 有不同实现)。这里处理了部分检验,比如类文件的魔数的验证,检查文件是否过长或者过短,确定是否有父类(除了 Obecjt 类)。

3.创建对应类的 java.lang.Class 实例(注意,有了对应的 Class 实例,并不意味着这个类已经完成了加载链链接!)。

Java类的链接

Java类的链接指的是将Java类的二进制代码合并到JVM的运行状态之中的过程。在链接之前,这个类必须被成功加载。

链接的过程比加载过程要复杂很多,这是实现java的动态性的重要一步!分为三部分:verification (检测),preparation(准备) 和 resolution(解析)

1.verification(检测):

验证是用来确保Java类的二进制表示在结构上是完全正确的。如果验证过程出现错误的话,会抛出java.lang.VerifyError错误。

linking的resolve会把类中成员方法、成员变量、类和接口的符号引用替换为直接引用,而在这之前,需要检测被引用的类型正确性和接入属性是否正确(就是public ,private的的问题)诸如,检查final class 没有被继承,检查静态变量的正确性等等。

验证是用来确保Java类的二进制表示在结构上是完全正确的。如果验证过程出现错误的话,会抛出java.lang.VerifyError错误。

2.preparation(准备):

准备过程则是创建Java类中的静态域,并将这些域的值设为默认值。准备过程并不会执行代码。在一个Java类中会包含对其它类或接口的形式引用,包括它的父类、所实现的接口、方法的形式参数和返回值的Java类等。

对类的成员变量分配空间。虽然有初始值,但这个时候不会对他们进行初始化(因为这里不会执行任何 Java 代码)。具体如下:

所有原始类型的值都为 0。如 float: 0f, int: 0, boolean: 0(注意 boolean 底层实现大多使用 int),引用类型则为 null。值得注意的是,JVM 可能会在这个时期给一些有助于程序运行效率提高的数据结构分配空间。

3.resolution(解析):

解析的过程就是确保这些被引用的类能被正确的找到。解析的过程可能会导致其它的Java类被加载。

为类、接口、方法、成员变量的符号引用定位直接引用(如果符号引用先到常量池中寻找符号,再找先应的类型,无疑会耗费更多时间),完成内存结构的布局。

这一步是可选的。可以在符号引用第一次被使用时完成,即所谓的延迟解析(late resolution)。但对用户而言,这一步永远是延迟解析的,即使运行时会执行 early resolution,但程序不会显示的在第一次判断出错误时抛出错误,而会在对应的类第一次主动使用的时候抛出错误!

另外,这一步与之后的类初始化是不冲突的,并非一定要所有的解析结束以后才执行类的初始化。不同的 JVM 实现不同。

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