java類生命週期，類的“加載，連接，初始化，使用，卸載過程”詳解

“ 如果說核心類庫的 API 比做數學公式的話，那麼 Java 虛擬機的知識就好比公式的推導過程”

每本Java入門書籍在介紹Java這門語言的時候都會提到Java跨平臺，“一次解釋，到處運行的特點“，功臣就是jvm（Java Virtual Machine，Java虛擬機）。

但是，如果將jvm只與Java語言綁定在一起，那麼理解就過於狹隘了，Java虛擬機發展到現在已經脫離了Java語言，形成了一套相對獨立，高性能的執行方案。

 

除了以上提到的幾種語言之外，scala,熱門的kotlin都可以運行在jvm上面。

 

01 類生命週期

 

類從被加載到虛擬內存中開始，到卸載內存爲止，它的整個生命週期包括:

小提示：

1.加載階段和連接階段有時候是交叉進行的，不需要等到完全加載結束。

2.  解析階段有時候可以再初始化之後再做。Jvm僅僅規定了：如果某些字節碼使用了符號引用，那麼在執行這些字節碼之前，需要完成對這些符號引用的解析。

3.  但是這些過程總的開始時間和完成時間都是上圖固定順序。

4.  這裏的“加載階段”和我們常說的“類加載”是兩回事，“類加載”指的是虛線框中三部分加起來。

 

02 連接（Linking）

驗證：

當一個類被加載之後，必須要驗證一下這個類是否合法，比如這個類是不是符合字節碼的格式、變量與方法是不是有重複、數據類型是不是有效、繼承與實現是否合乎標準等等。

我們平常寫代碼很多時候第一步都是寫校驗，jvm也是這個思路，Java 編譯器生成的類文件必然滿足 Java 虛擬機的約束條件，但是爲了防止“解字節碼注入”。

準備：

1. 就是爲類的靜態變量分配內存並設爲 jvm默認 的初值，而不是我們設置的，我們設置的會在後面一個階段“初始化”期間來做，對於非靜態的變量，則不會爲它們分配內存。

   jvm默認的初值是這樣的：

   基本類型（int、long、short、char、byte、boolean、float、double）的默認值爲0。其中boolean只有true,false兩種類型，對應到jvm值分別是數據1，0。

   引用類型（對象，數組）的默認值爲null。

2. 構造其他跟類層次相關的數據結構，比如說用來實現虛方法的動態綁定的方法表。

   在 class 文件被加載至 Java虛擬機之前，這個類無法知道其他類及其方法、字段所對應的具體地址，甚至不知道自己方法、字段的地址。因此，每當需要引用這些成員時，Java 編譯器會生成一個符號引用。在運行階段，這個符號引用一般都能夠無歧義地定位到具體目標上。

解析：

上面說到的“在運行階段，這個符號引用一般都能夠無歧義地定位到具體目標上”，就是在解析階段進行的符號解析。

這個階段目的正是將常量池中的符號引用轉換解析成爲實際引用。在解析階段，jvm會將所有的類或接口名、字段名、方法名轉換爲具體的內存地址，從而讓用到了別的類或者接口的類能找到和加載其他的類/接口。

如果符號引用指向一個未被加載的類，或者未被加載類的字段或方法，那麼解析將觸發這個類的加載（但未必觸發這個類的鏈接以及初始化。）

 

 

03 初始化

在 Java 代碼中，如果要初始化一個靜態字段，我們可以在聲明時直接賦值，也可以在靜態代碼塊中對其賦值。除了final static修飾的常量，直接賦值操作以及所有靜態代碼塊中的代碼，則會被 Java 編譯器置於同一方法中，並把它命名爲 < clinit >。

類加載的最後一步是初始化，目的便是爲標記爲常量值的字段賦值，以及執行 <clinit > 方法的過程。Java 虛擬機會通過加鎖來確保類的 < clinit > 方法僅被執行一次。

類初始化的觸發情況：

1. 當虛擬機啓動時，初始化用戶指定的主類（main函數）；

2. 當遇到用以新建目標類實例的 new 指令時，初始化 new 指令的目標類；

3. 當遇到調用靜態方法的指令時，初始化該靜態方法所在的類；

4. 當遇到訪問靜態字段的指令時，初始化該靜態字段所在的類；

5. 子類的初始化會觸發父類的初始化；

6. 如果一個接口定義了 default 方法，那麼直接實現或者間接實現該接口的類的初始化，會觸發該接口的初始化；

7. 使用反射 API 對某個類進行反射調用時，初始化這個類；

8. 當初次調用 MethodHandle 實例時，初始化該 MethodHandle 指向的方法所在的類。

設計模式中單例延遲加載，便是充分利用了這個特點。

 

04 卸載

那麼多的類，什麼時候卸載誰呢？關於卸載誰，滿足如下條件：

·      該類所有的實例都已經被回收，也就是java堆中不存在該類的任何實例；

·      加載該類的ClassLoader已經被回收；

·      該類對應的java.lang.Class對象沒有任何地方被引用，無法在任何地方通過反射訪問該類的方法。

 

關於什麼時候卸載，當以上條件都滿足了，垃圾回收時候回在方法區清空類信息進行卸載，英雄遲暮，這個類的一生也就走到了盡頭了。

 

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