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java 类的加载、连接和初始化

2024-08-08 14:04:37   216人阅读

JVM和类

调用Java命令运行Java程序时，该命令将会启动一条Java虚拟机进程，不管该Java程序启动了多少条线程，创建了多少个变量，它们都处于该Java虚拟机进程里，共享该JVM进程的内存区。当系统出现以下几种情况时，JVM进程将被终止：

  • 程序运行到最后正常结束；
  • 程序运行到使用System.exit()或Runtime.getRuntime.exit()代码结束程序；
  • 程序运行过程中遇到未捕获的异常或错误而结束；
  • 程序所在的平台强制结束了JVM进程。

类的加载

当程序主动使用某个类时，如果该类还没有被加载到内存中，系统会通过加载、连接、初始化这三个步骤来对该类进行初始化（如果没有意外，JVM将会连续完成这三个步骤，所以有时也会把这三个步骤统称为类的加载或初始化）。

类的加载是指将类的class文件读入内存，并为之创建一个java.lang.Class对象（注意并不是目标类的对象）。也就是说当程序中使用任何类时都会为之创建一个java.lang.Class对象。

类的加载由类加载器完成，类加载器通常由JVM提供，这些类加载器也是Java程序运行的基础，JVM提供的这些类加载器通常被称为系统类加载器。除此之外，开发者可以通过继承ClassLoader基类来创建自己的类加载器。

通过使用不同的类加载器，可以从不同来源加载类的二进制数据，通常有如下几种数据来源：

  • 从本地文件系统加载class文件；
  • 从jar包中加载class文件；
  • 通过网络加载class文件；
  • 把一个Java源文件执行动态编译，并执行加载。

java通常无需等到“首次使用”该类时才加载该类，Java虚拟机允许系统预先加载某些类。

类的连接

当类被加载后，系统会为之生成一个对应的Class对象，接着就会进入类的连接阶段。

类的连接阶段负责把类的二进制数据合并到JRE中。类的连接又可以分为如下三个阶段：

  • 验证：验证阶段用于检验被加载的类是否有正确的内部结构，并和其他类协调一致；
  • 准备：类的准备阶段则负责为类的静态属性分配内存，并设置默认初始值；
  • 解析：将类的二进制数据中的符号引用替换成直接引用。（关于符号引用和直接引用我觉得这里说的非常明白）

类的初始化

在类的初始化阶段，虚拟机负责对类进行初始化，主要是对静态属性进行初始化。在java类中对静态属性进行初始化有两种方式：

  • 声明静态属性时指定初始值；
  • 使用静态初始化块为静态属性指定初始值。

进行初始化时，JVM会按语句在程序中的排列顺序依次执行初始化。如下面的代码，最终b的值为9。

package com.zhyea.test;public class Test {    static{        b=6;    }        static int a = 0;    static int b = 9;}

JVM对类进行初始化时包含如下步骤：

  • 假如这个类还没有被加载和连接，程序先执行加载并连接这个类；
  • 假如该类的直接父类还没有被初始化，则先初始化其直接父类；
  • 假如类中有初始化语句，则系统依次执行这些初始化语句。

根据如上步骤可以看出来，当程序主动使用任何一个类时，系统会保证该类以及所有父类都会被初始化。

类初始化的时间

系统开始初始化类或接口的时间包括一下6种情况：

  • 创建类的实例；
  • 调用某个类的静态方法；
  • 访问某个类或接口的静态属性，或为该静态属性赋值；
  • 通过反射方式来创建某个类或接口对应的java.lang.Class对象，如使用Class.forName(“Person”)；
  • 初始化某个类的子类。初始化子类时，所有的父类都会被初始化；
  • 直接使用java命令来运行某个类时。

需要一提的是final修饰的静态属性，如final修饰的静态属性在编译时就得到了属性值，那么该静态属性就会被当作常量不会被初始化（类的编译做了哪些事情呢，这里需要考虑下）。如下面这种情况：

final static int MON = 1;

final修饰的静态属性未能在编译时得到属性值，那么就会被初始化，如下面这种情况：

final static int TUE = 1+1;

还值得一提的就是ClassLoader的loadClass方法并不会执行类的初始化，而是只执行了类的加载。

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