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技术

类加载机制

Java 类生命周期

java-class-life

类加载过程

类加载主要有三步：加载 - 链接 - 初始化。

🥎 加载

加载是一个读取 Class 文件，将其转化为某种静态数据结构存储在方法区内，并在堆中生成一个便于调用的 java.lang.Class 类型的对象的过程。

loading

分为三步进行：

  • 获取定义类的二进制字节流（不限制从哪里获取，可以从文件、网络、即时生成）

  • 将字节流代表的静态存储结构，转换成方法区中运行时数据结构

  • 在堆中生成一个代表该类的 java.lang.Class 对象，作为方法区这个类的各种数据访问入口

🥎 链接

⚾️ 验证

verify

  • 文件格式验证

    验证字节流是否符合 Class 文件格式的规范，能被当前版本的虚拟机处理。发生在加载阶段。

  • 元数据、字节码验证

    对字节码进行语法、语义的分析，保证其符合 Java 虚拟机的规范，不会有危害虚拟机的行为。

  • 符号引用验证

    确保解析行为能够正常执行。发生在解析阶段。

⚾️ 准备

为类中定义的变量（静态变量 static）分配内存并设置类变量零值的阶段。

prepare

  • static -> 赋零值
  • static final -> 赋定义的常量值

⚾️ 解析

解析是将常量池中的符号引用替换为直接引用。

  • 符号引用：描述引用对象的符号

  • 直接引用：指向目标实际地址的指针

🎾 解析部分是灵活的，可以在初始化环节后再进行，实现所谓的“后期绑定”。（方法调用直到运行时才会解析，因为无法在编译时确定方法调用所需的所有信息，所以方法定义和方法调用直到运行时才绑定。）

resolve

当一个类被编译成 Class 之后，假设这个类称为 A，并且在类 A 中引用了类 B。

  • 在编译阶段，A 无法确定 B 是否被编译（现在 B 一定未加载），此时 A 无法知道 B 的实际地址，所有在 A.Class 中，会使用一个字符串代表 B，这个字符串被称为符号引用。

  • 在运行阶段，A 发生了加载，在解析时，发现其中的 B 还未被加载，就会触发类 B 的加载，将 B 加载到虚拟机中。此时，A 中的符号引用会被替换为 B 中的实际地址（也就是直接引用）。

resolve

  • 静态解析

    类 B 是具体的实现类，解析的对象十分明确，即会进行静态解析。

  • 动态解析

    Java 通过后期绑定的方式实现多态，通过动态解析实现。

    如果类 B 是抽象类或者接口，有具体的实现类 C、D，当前具体的实现方式并不明确，无法确定使用哪个具体实现。

    直到运行过程中发生了调用，虚拟机调用栈中会得到具体类的信息，再进行解析，就有明确的直接引用代替符号引用。

🥎 初始化

虚拟机真正开始执行类中编写的代码，完成一些主动的资源初始化动作。

执行的是类层面的初始化。 只有显式调用 new 才会执行构造函数的初始化。

init

  • 类变量（静态变量）的赋值 static
  • 静态代码块 static { }

如何判断无用类

  • 该类的所有实例对象全部被 GC，在堆中不存在该类的任何实例对象
  • 该类对应的 java.lang.Class 对象，在任何地方都没有被引用
  • 该类的类加载器已经被回收

满足以上三个条件，说明该类可以被回收，但是与对象不同，无用类不一定会被回收。

参考