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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,这就是虚拟机的类加载机制。
类从被加载到虚拟机内存开始,到卸载出内存为止。
整个生命周期包括:加载、验证、准备、解析、初始化、使用、卸载7个阶段。其中验证、准备、解析3个部分统称为连接。
加载-验证-准备-初始化必须按照严格的先后顺序开始(注意是开始)。而解析在某些情况下可能会在初始化之后进行。
java虚拟机中类加载的全过程:加载、验证、准备、解析和初始化这5个阶段所执行的具体工作。
在加载阶段,虚拟机需要完成以下三件事情:
验证是连接阶段的第一步,这一阶段的目的是为了确保Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求,并且不会危害虚拟机自身的安全。
从整体上看,验证阶段大致上会完成4个阶段的校验工作:文件格式、元数据、字节码、符号引用。
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,这些变量所使用的内存都将在方法区中进行。
需要注意的两个地方:
解析阶段是虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程。
符号引用与直接引用有什么关联呢?
符号引用(Symbolic References): 符号引用以一组符号来描述所引用的目标,符号可以是任何形式的字面量,只要使用时能无歧义地定位到目标即可。符号引用于虚拟机实现的内存布局无关,引用的目标不一定已经加载到内存中。
直接引用(Direct References): 直接引用可以是直接指向目标的指针、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存在于内存中。
另外:
虚拟机规范没有规定解析阶段发生的具体时间,虚拟机实现可以根据需要来判断到底是在类被加载时就对常量池中的符号引用进行解析,还是等到一个符号引用将要被使用前才去解析。
类初始化阶段是类加载的最后一步,前面的类加载过程中,除了在加载阶段用户应用程序可以通过自定义类加载器参与之外,其余动作完全由虚拟机主导和控制。到了初始化阶段,才真正开始执行类中定义的java程序代码(或者说是字节码)。
Java虚拟机规范没有指明一个类需要在什么时候加载
但是指明了当且仅当如下情况会触发类的初始化。
有且只有以下五种情况必须立即对类进行初始化。
从Java开发人员的角度来看,绝大部分Java程序都会使用到以下3种系统提供的类加载器。
启动类加载器(Bootstrap ClassLoader):
这个类加载器负责将存放在\lib目录中的,或者被-Xbootclasspath参数所指定的路径中的,并且是虚拟机识别的(仅按照文件名识别,如rt.jar,名字不符合的类库即使放在lib目录中也不会被加载)类库加载到虚拟机内存中。
扩展类加载器(Extension ClassLoader):
这个加载器由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现,它负责加载\lib\ext目录中的,或者被java.ext.dirs系统变量所指定的路径中的所有类库,开发者可以直接使用扩展类加载器。
应用程序类加载器(Application ClassLoader):
这个类加载器由sun.misc.Launcher$AppClassLoader实现。由于这个类加载器是ClassLoader中的getSystemClassLoader()方法的返回值,所以一般也称它为系统类加载器。它负责加载用户类路径(ClassPath)上所指定的类库,开发者可以直接使用这个类加载器,如果应用程序中没有自定义过自己的类加载器,一般情况下这个就是程序中默认的类加载器。
我们的应用程序都是由这3种类加载器互相配合进行加载的,如果有必要,还可以加入自己定义的类加载器。
类加载器之间的这种层次关系,称为类加载器的双亲委派模型。
双亲委派模型的工作过程: 如果一个类加载器收到了类加载的请求,它首先不会自己去尝试加载这个类,而是把这个请求委派给父类加载器去完成,每个层次的类加载器都是如此,因此所有的类加载请求最终都应该传送到顶层的启动类加载器中,只有当父加载器反馈自己无法完成这个加载请求(在它的 搜索范围 中没有找到所需的类)时,子类加载器才会尝试自己去加载。
使用双亲委派模型的好处:
java类随着它的类加载器一起具备了一种带有优先级的层次关系。(不会出现重复类的问题)
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