JVM类加载机制

2023-12-30 08:06:48 浏览数 (1)

JVM类加载机制

java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,这就是虚拟机的加载机制。

1.加载(loading)

(1)查找和导入class文件

类的装载指的是将类的.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,然后在堆区创建一个java.lang.Class对象,用来封装类在方法区内的数据结构。类的加载的最终产品是位于堆区中的Class对象,Class对象封装了类在方法区内的数据结构,并且向Java程序员提供了访问方法区内的数据结构的接口。

(2)加载.class文件的方式

​ 1.从本地系统中直接加载

​ 2.通过网络下载.class文件

​ 3.从zip,jar等归档文件中加载.class文件

​ 4.从专有数据库中提取.class文件

​ 5.将java源文件动态编译为.class文件

(3)步骤

​ 1.通过一个类的全限定名称类获取定义此类的二进制字节流。

​ 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java堆中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象,作为方法区这些数据的访问入口。

2.验证(Verification)

检查载入Class文件的数据的正确性

(1)文件格式的验证

验证字节流是否符合Class文件格式的规范,并且能被当前版本的虚拟机处理,该验证的主要目的是保证输入的字节流能正确地解析并存储于方法区内。经过该阶段的验证后,字节流才会进入内存的方法区中进行存储,后面的三个验证都是基于方法区的存储结构进行的。

(2)元数据的验证

对类的元数据信息进行语义校验(其实就是对类中的各数据类型进行语法校验),保证不存在不符合Java语法规范的元数据信息。

(3)字节码的验证

该阶段验证的主要工作是进行数据流和控制流分析,对类的方法体进行校验分析,以保证被校验的类的方法在运行时不会做出危害虚拟机安全的行为。

(4)符号引用验证

这是最后一个阶段的验证,它发生在虚拟机将符号引用转化为直接引用的时候(解析阶段中发生该转化,后面会有讲解),主要是对类自身以外的信息(常量池中的各种符号引用)进行匹配性的校验。

3.准备(Preparation)

给类的静态变量分配存储空间。准备阶段是正式为类变量分配内存并设置类变量初始值的阶段,这些内存都将在方法区中进行分配。

(1)这时候进行内存分配的包括类变量(static),而不包括实例变量,实例变量会在对象实例化时随着对象一块分配在Java堆中。

(2)这里所设置的初始值通常情况下是数据类型默认的零值(如0,0L,null,false等),而不是在java代码中被显示赋予的值。

4.解析(Resolution)

将符号引用转成直接引用
符号引用

​ 符号引用与虚拟机实现的布局无关,引用的目标并不一定要加载到内存中。各种虚拟机实现的内存布局可以各不相同,但是它们能接收的符号引用必须是一致的,因为符号引用的字面量形式明确定义在Java虚拟机规范的Class文件格式中。

直接引用

​ 直接引用可以使指向目标的指针,相对偏移量或是一个能间接定位到目标的句柄。如果有了直接引用,那引用的目标必定已经在内存中存在。

1.类或接口的解析

​ 判断所要转化的直接引用是对数组类型,还是普通的对象类型的引用,从而进行不同的解析。

2.字段解析

​ 对字段进行解析时,会先在本类中查找是否包含有简单名称和字段描述符都与目标相匹配的字段,如果有,则查找结束;如果没有,则会按照继承关系从上往下递归搜索该类所实现的各个接口和他们的父接口,还没有,则按照继承关系从上往下队规搜索其父类,直至查找结束。

3.类方法解析

​ 对类方法的解析与对字段解析的搜索步骤差不多,只是多了判断该方法所处的是类还是接口的步骤,而且对类方法的匹配搜索,是先搜索父类,再搜索接口。

4.接口方法解析

​ 与类方法解析步骤类似,只是接口不会有父类,因此,只递归向上搜索父接口就行了。

5.初始化(Initialization)

对类的静态变量,静态代码块执行初始化操作

步骤:

1.加入这个类还没有被加载和连接,则程序先加载并连接该类

2.加入该类的直接父类还没有被初始化,则先初始化其直接父类

3.加入类中有初始化语句,则系统依次执行这些初始化语句

6.使用

7.卸载

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