我們知道,我們寫的java代碼保存的格式是 .java, java文件被編譯后會(huì)轉(zhuǎn)換為字節(jié)碼,字節(jié)碼可以在任何平臺(tái)通過java虛擬機(jī)來運(yùn)行,這也是java能夠跨平臺(tái)的原因。
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那JVM是如何來讓我們寫的java文件運(yùn)行的呢? 這個(gè)問題通常的問法好像是:類是如何被加載的。
記得第一次遇見這個(gè)問題的時(shí)候,同學(xué)給我的回答是:
1.虛擬機(jī)會(huì)加載JDK里類的核心包
2.虛擬機(jī)會(huì)加載JDK里類的擴(kuò)展包
3.虛擬機(jī)會(huì)加載JDK里類的系統(tǒng)包
4.虛擬機(jī)再會(huì)加載我們寫好的java類。
初學(xué)的時(shí)候,大家都這么說,好像也沒發(fā)現(xiàn)什么錯(cuò)。 最近在瀏覽一些博客時(shí)看到一些更為詳細(xì)的講解,如java類加載全過程,該博文有一萬多的點(diǎn)擊,但感覺還是講得不夠詳細(xì),說了類的加載過程有哪些,但沒有詳細(xì)的展開,說了一些類初始化的細(xì)節(jié)。 在翻讀《深入理解Java虛擬機(jī)》209-235頁后,總結(jié)了其內(nèi)容,談?wù)勛约簩?duì)該部分的理解吧。
希望大家看了之后更能理解JVM的工作原理和java類的生產(chǎn)過程(類加載的過程);
類從被加載到虛擬機(jī)類存中開始,到被卸載出內(nèi)存為止,它的整個(gè)生命周期包括
加載 → 驗(yàn)證 → 準(zhǔn)備 → 解析 → 初始化 → 使用 → 卸載 7個(gè)部分、
下面我就來詳細(xì)的說說每個(gè)部分的詳細(xì)過程,再補(bǔ)充一下雙親委派模型。
再次之前我想補(bǔ)充一個(gè)名詞解釋,類加載器:虛擬機(jī)把 實(shí)現(xiàn) 類加載階段中的“通過一個(gè)類的全限定名來獲取描述此類的二進(jìn)制字節(jié)流” 這個(gè)過程的代碼稱為類加載器
1. 加載
加載只是類加載過程的一個(gè)階段而已,但往往被大家弄成了這就是類的加載過程,所以才有了博文開頭時(shí)同學(xué)給我的那個(gè)回答;
希望大家不要混淆出這個(gè)很相似的名詞,從而對(duì)類加載有所誤讀。
1.JDK在執(zhí)行程序運(yùn)行命令時(shí)會(huì)去JRE目錄中找到j(luò)vm.dll , 并初始化JVM
這時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)Bootstrap Loader(啟動(dòng)類加載器)
2.Bootstrap Loader 自動(dòng)加載 Extended Loader(標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展類加載器)
3.Bootstrap Loader 自動(dòng)加載 AppClass Loader(系統(tǒng)類加載器)
4.最后由 AppClass Loader 加載 我們指定(想要運(yùn)行)的 java 類
這里可以提一下雙親委派模型加載類的方式:
實(shí)現(xiàn)雙親委派的代碼都集中在java.lang.ClassLoader的 loadClass()方法中, 源碼我就不貼出來了;
其源碼大概意思如下:
1.先檢查此類是否被加載過,若沒有加載則調(diào)用父加載器的loadClass()方法,
2.若父加載器為空,則默認(rèn)使用啟動(dòng)類加載器作為父加載器,
3.若父類加載失敗,會(huì)拋出一個(gè)異常,然后再調(diào)用自己的findClass()方法來進(jìn)行加載;
結(jié)合第一步加載可以這么理解,
1.首先要啟動(dòng)→ 啟動(dòng)類加載器,這時(shí)會(huì)調(diào)用啟動(dòng)類加載器的父加載器,但由于啟動(dòng)類加載器時(shí)所有類的父加載器,
所以其父加載器為空(相當(dāng)于Object是所有類的父類,這種感腳~),然后它就會(huì)調(diào)用自己的findClass方法來自啟動(dòng)加載 ;
2.標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展類加載器啟動(dòng)時(shí)就會(huì)借助其父類 啟動(dòng)類加載器 作為父加載器 來啟動(dòng)了;
3.系統(tǒng)類加載器啟動(dòng)時(shí)就會(huì)借助其父類 標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展類加載器 作為父加載器 來啟動(dòng)了;
4.最后我們編寫的普通類就會(huì)借助其父類 系統(tǒng)類加載器 作為父加載器 來啟動(dòng)了;
2.驗(yàn)證
驗(yàn)證主要分為以下幾個(gè)步驟:文件格式驗(yàn)證->元數(shù)據(jù)驗(yàn)證->字節(jié)碼驗(yàn)證->符號(hào)引用驗(yàn)證
1.文件格式驗(yàn)證:主要是檢查字節(jié)碼的字節(jié)流是否符合Class文件格式的規(guī)范,驗(yàn)證該文件是否能被當(dāng)前的 jvm 所處理,
如果沒問題,字節(jié)里就可以進(jìn)入方法區(qū)進(jìn)行保存了;
2.元數(shù)據(jù)驗(yàn)證:對(duì)字節(jié)碼描述的信息進(jìn)行語義分析,保證其描述的內(nèi)容符合java語言的語法規(guī)范,能被java虛擬機(jī)識(shí)別;
3.字節(jié)碼驗(yàn)證:該部分最為復(fù)雜,對(duì)方法體內(nèi)的內(nèi)容進(jìn)行驗(yàn)證,保證代碼在運(yùn)行時(shí)不會(huì)做出什么危害虛擬機(jī)安全的事件;
4.符號(hào)引用驗(yàn)證:來驗(yàn)證一些引用的真實(shí)性與可行性,比如代碼里面引了其他類(符號(hào)中通過字符串描述的全限定名是否能找到對(duì)應(yīng)的類),這里就要去檢測(cè)一下那些來究竟是否存在;或者說代碼中訪問了其他類的一些屬性,這里就對(duì)那些屬性的可以訪問行進(jìn)行了檢驗(yàn)。(這一步將為后面的解析工作打下基礎(chǔ))
多說兩句。。。 我覺得這個(gè)驗(yàn)證就是看class文件符不符合 JVM 的胃口 , 如果不符合 JVM 的胃口的話,無法完成加載,說明你寫的代碼 有毒.... 偷笑偷笑
3.準(zhǔn)備
準(zhǔn)備階段會(huì)為類變量(指的是靜態(tài)變量,這就是我們常說的,靜態(tài)變量/方法 在類加載的時(shí)候就執(zhí)行了,通過類名.靜態(tài)**來調(diào)用)分配內(nèi)存并設(shè)置類的初始值; 值得一提的是 如果有以下語句:
public static int i = 123 ;
在準(zhǔn)備階段的初始值是 0 ,而不是 123 , 是因?yàn)榇藭r(shí) 只是分配內(nèi)存空間而已, 并沒有對(duì) i 進(jìn)行初始化, 真正的對(duì) i 賦值是在 初始化 階段;
4.解析
1.類或接口的解析;
2.字段解析;
3.類方法解析;
4.接口方法解析;
此部分內(nèi)容涉及 invokedynamic指令,靜態(tài)、動(dòng)態(tài)語音調(diào)用 不做展開
如果解析到代碼內(nèi)容有問題,解析不通過將會(huì)拋出異常!
5.初始化
類初始化階段是類加載過程中的最后一步,這才是執(zhí)行類中定義的java程序代碼(也可以說是字節(jié)碼)。
在準(zhǔn)備階段,已經(jīng)為變量賦過一次系統(tǒng)要求的初始值,到了初始化階段會(huì)根據(jù)程序員的要求出初始化變量賦值。
Java虛擬機(jī)沒有嚴(yán)格約束什么時(shí)候開始類加載過程的第一階段,但嚴(yán)格規(guī)定了有且只有5鐘情況必須立即馬上光速對(duì)類進(jìn)行 初始化
當(dāng)然加載、驗(yàn)證、準(zhǔn)備需要在次之前,(解析也可以在初始化以后再開始~)
1.遇到new,get static,put static,invoke static這4條字節(jié)碼指令時(shí),假如類還沒進(jìn)行初始化,則馬上對(duì)其進(jìn)行初始化工作。
也就是三種情況:用new實(shí)例化一個(gè)對(duì)象時(shí)、讀取或設(shè)置一個(gè)雷的靜態(tài)字段時(shí)、執(zhí)行靜態(tài)方法時(shí);
2.使用java.lang.reflect.*的方法對(duì)類進(jìn)行反射調(diào)用時(shí),如果類還沒有進(jìn)行過初始化,立即馬上光速對(duì)其進(jìn)行初始化!?。?/p>
3.初始化一個(gè)類的時(shí)候,如果其父類還沒有被初始化,那么會(huì)先去初始化其父類;
4.當(dāng) JVM 啟動(dòng)時(shí),用戶需要指定一個(gè)要執(zhí)行的主類(包含static void main(String 【】args)的那個(gè)類),則JVM會(huì)先去初始化這個(gè)類;
5.當(dāng)使用JDK1.7 的動(dòng)態(tài)語言支持時(shí),如果一個(gè)java.lang.invoke.MethodHandle實(shí)力最后的解析結(jié)果為 get static,put static,invoke static 的方法句柄,并且這個(gè)方法句柄所對(duì)應(yīng)的類沒有進(jìn)行過初始化,則需要先初始化;
小結(jié):
介紹了類加載過程的 加載、驗(yàn)證、準(zhǔn)備、解析、初始化、等5個(gè)階段,以及虛擬機(jī)進(jìn)行了哪些動(dòng)作,簡(jiǎn)單敘述了類加載器的工作原理,如果有說得不妥當(dāng)?shù)牡胤?,還以請(qǐng)大家批評(píng)指正,多多交流。