JVM类生命周期概述:加载时机与加载过程

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  五个多.java文件在编译前会形成相应的五个多或多个Class文件,那些Class文件中描述了类的各种信息,否则它们最终都时需被加载到虚拟机中可不都可不都能能被运行和使用。事实上,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,最终形成时需被虚拟机直接使用的Java类型的过程本来 虚拟机的类加载机制。本文概述了JVM加载类的时机和阳命周期,并结合典型案例重点介绍了类的初始化过程,进而了解JVM类加载机制。

一、类加载机制概述

  让其他同学让其他同学让其他同学让其他同学知道,五个多.java文件在编译前会形成相应的五个多或多个Class文件(若五个多类含晒 晒 内部内部结构类,则编译前会产生多个Class文件),但那些Class文件中描述的各种信息,最终都时需加载到虚拟机中之前 可不都可不都能能被运行和使用。事实上,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,最终形成时需被虚拟机直接使用的Java类型的过程本来 虚拟机的 类加载机制。  

  与那些在编译时时需进行连接工作的语言不同,在Java语言里面,类型的加载和连接前会 在应用应用线程期间完成,原来会在类加载时稍微增加某些性能开销,否则却能为Java应用应用线程提供深度1的灵活性,Java中天生时需动态扩展的语言特性多态本来 依赖运行期动态加载和动态链接某些特点实现的。类事,意味着 编写五个多使用接口的应用应用线程,时需等到运行时再指定其实际的实现。某些组装应用应用线程的法律依据广泛应用于Java应用线程之中。

  既然原来,没有 ,

  • 虚拟机那些之前 才会加载Class文件并初始化类呢?(类加载和初始化时机)
  • 虚拟机怎样才能加载五个多Class文件呢?(Java类加载的法律依据:类加载器、双亲委派机制)
  • 虚拟机加载五个多Class文件要经历那些具体的步骤呢?(类加载过程/步骤)

本文主要对第五个多和第五个多疑问进行阐述。


二. 类加载的时机 

  Java类从被加载到虚拟机内存中之前 始于,到卸载出内存为止,它的整个生命周期包括:加载(Loading)、验证(Verification)、准备(Preparation)、解析(Resolution)、初始化(Initialization)、使用(Using) 和 卸载(Unloading)七个阶段。其中准备、验证、解析五个次责统称为连接(Linking),如图所示:

  加载、验证、准备、初始化和卸载这五个阶段的顺序是选折 的,类的加载过程时需按照某些顺序按部就班地之前 始于,而解析阶段则不一定:它在某些请况下时需在初始化阶段之前 再之前 始于,这是为了支持Java语言的运行时绑定(也称为动态绑定或晚期绑定)。以下陈述的内容都已HotSpot为基准。特别时需注意的是,类的加载过程时需按照某些顺序按部就班地“之前 始于”,而前会 按部就班的“进行”或“完成”,意味着 那些阶段通常前会 相互交叉地混合式进行的,也本来 说通常会在五个多阶段执行的过程中调用或激活另外五个多阶段。

  了解了Java类的生命周期之前 ,没有 让其他同学让其他同学让其他同学让其他同学现在来回答第五个多疑问:虚拟机那些之前 才会加载Class文件并初始化类呢?

1、类加载时机

  那些请况下虚拟机时需之前 始于加载五个多类呢?虚拟机规范中并没有 对此进行强制约束,这点时需交给虚拟机的具体实现来自由把握。

2、类初始化时机

  没有 ,那些请况下虚拟机时需之前 始于初始化五个多类呢?这在虚拟机规范中是有严格规定的,虚拟机规范指明 有且只有 有五种请况时需立即对类进行初始化(而某些过程自然存在在加载、验证、准备之前 ):

  1) 遇到new、getstatic、putstatic或invokestatic这四条字节码指令(注意,newarray指令触发的本来 数组类型有五种的初始化,而不需要意味着 其相关类型的初始化,比如,new String[]只会直接触发String[]类的初始化,也本来 触发对类[Ljava.lang.String的初始化,而直接不需要触发String类的初始化)时,意味着 类没有 进行过初始化,则时需先对其进行初始化。生成这四条指令的最常见的Java代码场景是:

  • 使用new关键字实例化对象的之前 ;
  • 读取或设置五个多类的静态字段(被final修饰,已在编译器把结果插进常量池的静态字段除外)的之前 ;
  • 调用五个多类的静态法律依据的之前 。

  2) 使用java.lang.reflect包的法律依据对类进行反射调用的之前 ,意味着 类没有 进行过初始化,则时需先触发其初始化。

  3) 当初始化五个多类的之前 ,意味着 发现其父类还没有 进行过初始化,则时需先触发其父类的初始化。

  4) 当虚拟机启动时,用户时需指定五个多要执行的主类(含晒 main()法律依据的那个类),虚拟意味着 先初始化某些主类。

  5) 当使用jdk1.7动态语言支持时,意味着 五个多java.lang.invoke.MethodHandle实例最后的解析结果REF_getstatic,REF_putstatic,REF_invokeStatic的法律依据句柄,否则某些法律依据句柄所对应的类没有 进行初始化,则时需先出触发其初始化。

 注意,对于这有五种会触发类进行初始化的场景,虚拟机规范中使用了五个多很强烈的限定语:“有且只有”,这有五种场景中的行为称为对五个多类进行 主动引用。除此之外,所有引用类的法律依据,前会 会触发初始化,称为 被动引用。

  特别时需指出的是,类的实例化与类的初始化是五个多完整不同的概念:

  • 类的实例化是指创建五个多类的实例(对象)的过程;
  • 类的初始化是指为类中各个类成员(被static修饰的成员变量)赋初始值的过程,是类生命周期中的五个多阶段。

3、被动引用的几种经典场景

  1)、通过子类引用父类的静态字段,不需要意味着 子类初始化

public class SSClass{
    static{
        System.out.println("SSClass");
    }
}  

public class SClass extends SSClass{
    static{
        System.out.println("SClass init!");
    }

    public static int value = 123;

    public SClass(){
        System.out.println("init SClass");
    }
}

public class SubClass extends SClass{
    static{
        System.out.println("SubClass init");
    }

    static int a;

    public SubClass(){
        System.out.println("init SubClass");
    }
}

public class NotInitialization{
    public static void main(String[] args){
        System.out.println(SubClass.value);
    }
}
/* Output: 
        SSClass
        SClass init!
        123     
 */

 对于静态字段,只有直接定义某些字段的类才会被初始化,否则通过其子类来引用父类中定义的静态字段,只会触发父类的初始化而不需要触发子类的初始化。在本例中,意味着 value字段是在类SClass中定义的,否则该类会被初始化;此外,在初始化类SClass时,虚拟意味着 发现其父类SSClass还未被初始化,否则虚拟机将先初始化父类SSClass,否则初始化子类SClass,而SubClass始终不需要被初始化。

 2)、通过数组定义来引用类,不需要触发此类的初始化

public class NotInitialization{
    public static void main(String[] args){
        SClass[] sca = new SClass[10];
    }
}

3)、常量在编译阶段会存入调用类的常量池中,本质上并没有 直接引用到定义常量的类,否则不需要触发定义常量的类的初始化

public class ConstClass{

    static{
        System.out.println("ConstClass init!");
    }

    public static  final String CONSTANT = "hello world";
}

public class NotInitialization{
    public static void main(String[] args){
        System.out.println(ConstClass.CONSTANT);
    }
}
/* Output: 
        hello world
 */

上述代码运行之前 ,只输出 “hello world”,这意味着 其实在Java源码中引用了ConstClass类中的常量CONSTANT,否则编译阶段将此常量的值“hello world”存储到了NotInitialization常量池中,对常量ConstClass.CONSTANT的引用实际都被转化为NotInitialization类对自身常量池的引用了。也本来 说,实际上NotInitialization的Class文件之中并没有 ConstClass类的符号引用入口,某些个类在编译为Class文件之前 就不存在关系了。


三. 类加载过程

  如上图所示,让其他同学让其他同学让其他同学让其他同学在上文意味着 提到过五个多类的生命周期包括加载(Loading)、验证(Verification)、准备(Preparation)、解析(Resolution)、初始化(Initialization)、使用(Using) 和 卸载(Unloading)七个阶段。现在让其他同学让其他同学让其他同学让其他同学一一学习一下JVM在加载、验证、准备、解析和初始化五个阶段是怎样才能对每个类进行操作的。

1、加载  

  加载是类加载过程中的五个多阶段, 某些阶段会在内存中生成五个多代表某些类的 java.lang.Class 对作为法律依据区某些类的各种数据的入口。注意这里不一定非得要从五个多 Class 文件获取,这里既时需从 ZIP 包中读取(比如从 jar 包和 war 包中读取),也时需在运行时计算生成(动态代理),也时需由其它文件生成(比如将 JSP 文件转加在对应的 Class 类)。 

2、验证

  某些阶段的主要目的是为了确保 Class 文件的字节流含晒 晒 的信息算不算符合当前虚拟机的要求,并且不需要危害虚拟机自身的安全。

3、准备

  准备阶段是正式为类变量分配内存并设置类变量的初始值阶段,即在法律依据区中分配那些变量所使用的内存空间。注意这里所说的初始值概念,比如五个多类变量定义为 

public static int v = 30003000;

实际上变量 v 在准备阶段之前 的初始值为 0 而前会 30003000, 将 v 赋值为 30003000 的 put static 指令是应用线程被编译后, 存放于类构造器<client>法律依据之中否则注意意味着 声明为 

public static final int v = 30003000;

在编译阶段会为 v 生成 ConstantValue 属性,在准备阶段虚拟意味着 根据 ConstantValue 属性将 v赋值为 30003000。 

4、解析

解析阶段是指虚拟机将常量池中的符号引用替换为直接引用的过程。符号引用本来 class 文件中的:

  1. CONSTANT_Class_info

  2. CONSTANT_Field_info

  3. CONSTANT_Method_info等类型的常量。 

4.1 符号引用

   符号引用与虚拟机实现的布局无关, 引用的目标不需要一定要意味着 加载到内存中各种虚拟机实现的内存布局时需各不相同,否则它们能接受的符号引用时需是一致的,意味着 符号引用的字面量形式明选折 义在 Java 虚拟机规范的 Class 文件格式中 

 4.2 直接引用

   直接引用时需是指向目标的指针,相对偏移量或是五个多能间接定位到目标的句柄。意味着 有了直接引用,那引用的目标必定意味着 在内存中存在。 

5、初始化

  初始化阶段是类加载最后五个多阶段,前面的类加载阶段之前 ,除了在加载阶段时需自定义类加载器以外,其它操作都由 JVM 主导。到了初始阶段,才之前 始于真正执行类中定义的 Java 应用线程代码 。初始化阶段是执行类构造器<client>法律依据的过程。 <client>法律依据是由编译器自动整理类中的类变量的赋值操作和静态的话块中的的话合并而成的。虚拟意味着 保证子<client>法律依据执行之前 ,父类的<client>法律依据意味着 执行完毕, 意味着 五个多类中没有 对静态变量赋值也没有 静态的话块,没有 编译器时需不为某些类生成<client>()法律依据 

 注意以下几种请况不需要执行类初始化:

  1. 通过子类引用父类的静态字段,只会触发父类的初始化,而不需要触发子类的初始化。

  2. 定义对象数组,不需要触发该类的初始化。

  3. 常量在编译期间会存入调用类的常量池中,本质上并没有 直接引用定义常量的类,不需要触

     发定义常量所在的类。

  4. 通过类名获取 Class 对象,不需要触发类的初始化。

  5. 通过 Class.forName 加载指定类时,意味着 指定参数 initialize 为 false 时,本来 会触发类初

   始化,其实某些参数是告诉虚拟机,算不算要对类进行初始化。

  6.
通过 ClassLoader 默认的 loadClass 法律依据,本来 会触发初始化动作。

   虚拟意味着 保证五个多类的类构造器<clinit>()在多应用线程环境中被正确的加锁、同步,意味着 多个应用线程同時 去初始化五个多类,没有 只会有五个多应用线程去执行某些类的类构造器<clinit>(),某些应用线程都时需阻塞在等待,直到活动应用线程执行<clinit>()法律依据完毕。特别时需注意的是,在某些请况下,某些应用线程其实会被阻塞,但意味着 执行<clinit>()法律依据的那条应用线程退出后,某些应用线程在唤醒之前 不需要再次进入/执行<clinit>()法律依据,意味着 在同五个多类加载器下,五个多类型只会被初始化一次。意味着 在五个多类的<clinit>()法律依据含晒 耗时很长的操作,就意味着 造成多个应用线程阻塞,在实际应用中某些阻塞往往是隐藏的,如下所示:

public class DealLoopTest {
    static{
        System.out.println("DealLoopTest...");
    }
    static class DeadLoopClass {
        static {
            if (true) {
                System.out.println(Thread.currentThread()
                        + "init DeadLoopClass");
                while (true) {      // 模拟耗时很长的操作
                }
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Runnable script = new Runnable() {   // 匿名内部内部结构类
            public void run() {
                System.out.println(Thread.currentThread() + " start");
                DeadLoopClass dlc = new DeadLoopClass();
                System.out.println(Thread.currentThread() + " run over");
            }
        };

        Thread thread1 = new Thread(script);
        Thread thread2 = new Thread(script);
        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}
/* Output: 
        DealLoopTest...
        Thread[Thread-1,5,main] start
        Thread[Thread-0,5,main] start
        Thread[Thread-1,5,main]init DeadLoopClass
 */

如上述代码所示,在初始化DeadLoopClass类时,应用线程Thread-1得到执行并在执行某些类的类构造器<clinit>() 时,意味着 该法律依据含晒 五个多死循环,否则久久只有退出。


四. 典型案例分析  

  在Java中, 创建五个多对象常常时需经历如下多少过程:父类的类构造器<clinit>() -> 子类的类构造器<clinit>() -> 父类的成员变量和实例代码块 -> 父类的构造函数 -> 子类的成员变量和实例代码块 -> 子类的构造函数。

没有 ,让其他同学让其他同学让其他同学让其他同学看看下面的应用线程的输出结果:

public class StaticTest {
    public static void main(String[] args) {
        staticFunction();
    }

    static StaticTest st = new StaticTest();

    static {   //静态代码块
        System.out.println("1");
    }

    {       // 实例代码块
        System.out.println("2");
    }

    StaticTest() {    // 实例构造器
        System.out.println("3");
        System.out.println("a=" + a + ",b=" + b);
    }

    public static void staticFunction() {   // 静态法律依据
        System.out.println("4");
    }

    int a = 110;    // 实例变量
    static int b = 112;     // 静态变量
}
/* Output: 
        2
        3
        a=110,b=0
        1
        4
 */

让其他同学让其他同学让其他同学让其他同学能得到正确答案吗?其实笔者勉强猜出了正确答案,但总感觉特别。意味着 在初始化阶段,当JVM对类StaticTest进行初始化时,首先会执行下面的的话:

static StaticTest st = new StaticTest();

也本来 实例化StaticTest对象,但某些之前 类都没有 初始化完毕啊,能直接进行实例化吗?事实上,这涉及到五个多根本疑问本来 :实例初始化不一定要在类初始化之前 始于之前 才之前 始于初始化。 下面让其他同学让其他同学让其他同学让其他同学结合类的加载过程说明某些疑问。

  让其他同学让其他同学让其他同学让其他同学知道,类的生命周期是:加载->验证->准备->解析->初始化->使用->卸载,否则只有在准备阶段和初始化阶段才会涉及类变量的初始化和赋值,否则让其他同学让其他同学让其他同学让其他同学只针对某些个阶段进行分析:

  首先,在类的准备阶段时需做的是为类变量(static变量)分配内存并设置默认值(零值),否则在该阶段之前 始于后,类变量st将变为null、b变为0。特别时需注意的是,意味着 类变量是final的,没有 编译器在编译时就会为value生成ConstantValue属性,并在准备阶段虚拟机就会根据ConstantValue的设置将变量设置为指定的值。也本来 说,意味着 上述程度对变量b采用如下定义法律依据时:

 没有 ,在准备阶段b的值本来 112,而不再是0了。

  此外,在类的初始化阶段时需做的是执行类构造器<clinit>(),时需指出的是,类构造器本质上是编译器整理所有静态的话块和类变量的赋值的话按的话在源码中的顺序合并生成类构造器<clinit>()。否则,对上述应用线程而言,JVM将先执行第十根静态变量的赋值的话:

  在类都没有 初始化完毕之前 ,能直接进行实例化相应的对象吗?

  事实上,从Java深度1看,让其他同学让其他同学让其他同学让其他同学知道五个多类初始化的基本常识,那本来 :在同五个多类加载器下,五个多类型只会被初始化一次。本来 ,一旦之前 始于初始化五个多类型,无论算不算完成,后续前会 会再重新触发该类型的初始化阶段了(只考虑在同五个多类加载器下的请况)。否则,在实例化上述应用线程中的st变量时,实际上是把实例初始化嵌入到了静态初始化流程中,否则在里面的应用线程中,嵌入到了静态初始化的起始位置。这就意味着 了实例初始化完整存在在静态初始化之前 ,当然,这也是意味着 a为110b为0的意味着 。

  否则,上述应用线程的StaticTest类构造器<clinit>()的实现等价于:

public class StaticTest {
    <clinit>(){
        a = 110;    // 实例变量
        System.out.println("2");        // 实例代码块
        System.out.println("3");     // 实例构造器中代码的执行
        System.out.println("a=" + a + ",b=" + b);  // 实例构造器中代码的执行
        类变量st被初始化
        System.out.println("1");        //静态代码块
        类变量b被初始化为112
    }
}

否则,上述应用线程会有里面的输出结果。下面,让其他同学让其他同学让其他同学让其他同学对上述应用线程稍作改动,在应用线程最后的一行,增加以下代码行:

 static StaticTest st1 = new StaticTest();

没有 ,此时应用线程的输出又是那些呢?意味着 你对上述的内容理解很好的话,很难得出结论(只有执行完上述代码行后,StaticTest类才被初始化完成),即:

2
3
a=110,b=0
1
2
3
a=110,b=112
4

没有 下面的应用线程的执行结果是那些呢???

class Foo {
    int i = 1;

    Foo() {
        System.out.println(i);             
        int x = getValue();
        System.out.println(x);            
    }

    {
        i = 2;
    }

    protected int getValue() {
        return i;
    }
}

//子类
class Bar extends Foo {
    int j = 1;

    Bar() {
        j = 2;
    }

    {
        j = 3;
    }

    @Override
    protected int getValue() {
        return j;
    }
}

public class ConstructorExample {
    public static void main(String... args) {
        Bar bar = new Bar();
        System.out.println(bar.getValue());        
    }
}

在创建对象前,先进行类的初始化,类的初始化会将所有非静态代码块整理起来先执行,而父类时需先于子类初始化,本来 父类静态代码块先执行,接着是子类静态代码块。此时类初始化完成。接下来要创建子类实例,子类通过super()调用父类构造法律依据,在执行构造法律依据之前 要先执行非静态代码块,本来 顺序是 父类非静态代码块 》 父类构造函数 》 子类非静态代码块 》 子类构造函数

运行应用线程,就知道结果。否则真正理解类的实例化过程,类事疑问不需要再难道让其他同学让其他同学让其他同学让其他同学了!