虛擬機類加載機制

虛擬機的類加載機制

虛擬機把描述類的數據從Class文件加載到內存,並對數據進行校驗、轉換解析和初始化,最終形成可以被虛擬機直接使用的Java類型,


在Java語言裏面,類型的加載、連接和初始化過程都是在程序運行期間完成的,這種策略雖然會令類加載時稍微增加一些性能開銷,但是會爲Java應用程序提供高度的靈活性,Java裏天生可以動態擴展的語言特性就是依賴運行期動態加載和動態連接這個特點實現的。


類加載的時機

類從被加載到虛擬機內存中開始,到卸載出內存爲止,它的整個生命週期包括:加載(Loading)、驗證(Verification)、準備(Preparation)、解析(Resolution)、初始化(Initialization)、使用(Using)和卸載(Unloading)7個階段。其中驗證、準備、解析3個部分統稱爲連接(Linking)

加載、驗證、準備、初始化和卸載這5個階段的順序是確定的,類的加載過程必須按照這種順序按部就班地開始,而解析階段則不一定:它在某些情況下可以在初始化階段之後再開始,這是爲了支持Java語言的運行時綁定(也稱爲動態綁定或晚期綁定)。這些階段通常都是互相交叉地混合式進行的,通常會在一個階段執行的過程中調用、激活另外一個階段。

類的加載,Java虛擬機規範中並沒有進行強制約束,這點可以交給虛擬機的具體實現來自由把握。但是對於初始化階段,虛擬機規範則是嚴格規定了有且只有5種情況必須立即對類進行“初始化”:
1)遇到new、getstatic、putstatic或invokestatic這4條字節碼指令時,如果類沒有進行過初始化,則需要先觸發其初始化。
2)使用java.lang.reflect包的方法對類進行反射調用的時候,如果類沒有進行過初始化,則需要先觸發其初始化。
3)當初始化一個類的時候,如果發現其父類還沒有進行過初始化,則需要先觸發其父類的初始化。
4)當虛擬機啓動時,用戶需要指定一個要執行的主類(包含main()方法的那個類),虛擬機會先初始化這個主類。
5)當使用JDK 1.7的動態語言支持時,如果一個java.lang.invoke.MethodHandle實例最後的解析結果REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic的方法句柄,並且這個方法句柄所對應的類沒有進行過初始化,則需要先觸發其初始化。

/**
 *常量在編譯階段會存入調用類的常量池中,
 * 本質上並沒有直接引用到定義常量的類,因此不會觸發定義常量的類的初始化。
 */
public class ConstClass {
    static {
        System.out.println("ConstClass init!");
    }
    public static final String HELLOWORLD = "hello world";
}
public class NotInitialization {
    public static void main( String[] args){
        System.out.println(ConstClass.HELLOWORLD);
    }
}
上述代碼運行之後,也沒有輸出“ConstClass init!”,這是因爲雖然在Java源碼中引用了ConstClass類中的常量HELLOWORLD,但其實在編譯階段通過常量傳播優化,已經將此常量的值“hello world”存儲到了NotInitialization類的常量池中,以後NotInitialization對常量ConstClass.HELLOWORLD的引用實際都被轉化爲NotInitialization類對自身常量池的引用了。也就是說,實際上NotInitialization的Class文件之中並沒有ConstClass類的符號引用入口,這兩個類在編譯成Class之後就不存在任何聯繫了。


/**
 * 通過子類引用父類的靜態字段,不會導致子類初始化
 */
public class SuperClass {
    static {
        System.out.println("SuperClass init!");
    }
    public static int value = 123;
}
public class SubClass extends SuperClass {
    static {
        System.out.println("SubClass init!");
    }
}
public class NotInitialization {
    public static void main( String[] args){
        System.out.println(SubClass.value);
    }
}

只會輸出“SuperClass init!”,而不會輸出“SubClass init!”。對於靜態字段,只有直接定義這個字段的類纔會被初始化,因此通過其子類來引用父類中定義的靜態字段,只會觸發父類的初始化而不會觸發子類的初始化。至於是否要觸發子類的加載和驗證,在虛擬機規範中並未明確規定,這點取決於虛擬機的具體實現。

接口的加載過程與類加載過程稍有一些不同,當一個類在初始化時,要求其父類全部都已經初始化過了,但是一個接口在初始化時,並不要求其父接口全部都完成了初始化,只有在真正使用到父接口的時候(如引用接口中定義的常量)纔會初始化。

發佈了130 篇原創文章 · 獲贊 11 · 訪問量 9萬+
發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章