虚拟机类的加载机制
程序员文章站
2022-07-13 14:11:00
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上篇文章我们学习了 Class 文件的结构，现在来看下虚拟机是如何加载 Class 文件的？以及Class 文件中的信息进入到虚拟机后会发生什么样的变化？
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 Java 虚拟机的类加载机制.
我们知道，java 语言和其他在编译期就进行连接的语言不同(例如c)，它是在运行期间进行加载、连接和初始化工作的，这虽然会增加类加载的性能消耗，但是为java语言提供了高度的灵活性，例如动态绑定(多态).
类加载时机
类从被加载到虚拟机内存开始，到卸载出内存为止，一共经历了7个阶段，加载、验证、准备、解析、初始化、使用、卸载。
其中验证、准备、解析这三部分被统称为连接。
其中，加载、验证、准备、初始化和卸载这5阶段的顺序是确定的，必须严格按照这个顺序来，而解析阶段在某些情况下可以在初始化阶段之后再开始，这是为了支持java语言的动态绑定。注意的是，上面那5个阶段只是按部就班的开始，并不是按部就班的“进行”或“完成”，强调这一点是因为这些阶段通常都是互相交叉地混合式进行的，通常会在一个阶段执行的过程中调用、激活另一个阶段。
什么情况下需要开始类加载过程的第一个阶段：加载了？ Java 虚拟机规范中并没有进行强制约束，这点可以交给虚拟机的具体实现来*把握。但是对于初始化阶段，虚拟机规范则是严格规定了有且只有5种情况必须立即对类进行“初始化”(而加载、验证、准备自然需要在此之前开始)：
1.遇到 new、getstatic、putstatic、invokestatic 这4 条字节码指定时，如果类没有进行初始化，则需要先触发其初始化.
场景：比如 new 一个实例、读取或设置一个静态字段(被 final 修饰、已在编译期把结果放入常量池的静态字段除外)，或调用一个静态方法
2.使用反射包下的方法对类进行反射调用时
3.当初始化一个类的时候，如果发现其父类还没有进行初始化，则需要先触发其父类的初始化
4.当虚拟机启动时，用户需要指定一个执行的主类(包含 main 方法的类)，虚拟机会先初始化这个主类
5.当使用JDK1.7的动态语言支持时，如果一个 MethodHandle 实例最后的解析结果 REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic 的方法句柄，并且这个方法句柄所对应的类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化.
上面的 5 种场景被称为主动对一个类进行初始化.
接口的加载过程与类加载过程稍有一些不同，针对接口需要做一些特殊说明：接口也是有初始化过程的，这点与类一样，上面的代码都是由 static 来输出初始化信息的，而接口中是不能使用 static{} 语句块的，但编译器任然会为接口生成一个 <cinit> 类构造器，用于初始化接口中所定义的成员变量.
接口的初始化与前面所讲的类的初始化有区别的是第三种，一个类在初始化的时候，要求父类全部都已完成初始化，但是一个接口在初始化的时候，并不要求其父接口全部都完成了初始化，只有在真正使用到父接口的时候(如引用接口中定义的常量)才会被初始化.x
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 Java 虚拟机的类加载机制.
我们知道，java 语言和其他在编译期就进行连接的语言不同(例如c)，它是在运行期间进行加载、连接和初始化工作的，这虽然会增加类加载的性能消耗，但是为java语言提供了高度的灵活性，例如动态绑定(多态).
类加载时机
类从被加载到虚拟机内存开始，到卸载出内存为止，一共经历了7个阶段，加载、验证、准备、解析、初始化、使用、卸载。
其中验证、准备、解析这三部分被统称为连接。
其中，加载、验证、准备、初始化和卸载这5阶段的顺序是确定的，必须严格按照这个顺序来，而解析阶段在某些情况下可以在初始化阶段之后再开始，这是为了支持java语言的动态绑定。注意的是，上面那5个阶段只是按部就班的开始，并不是按部就班的“进行”或“完成”，强调这一点是因为这些阶段通常都是互相交叉地混合式进行的，通常会在一个阶段执行的过程中调用、激活另一个阶段。
什么情况下需要开始类加载过程的第一个阶段：加载了？ Java 虚拟机规范中并没有进行强制约束，这点可以交给虚拟机的具体实现来*把握。但是对于初始化阶段，虚拟机规范则是严格规定了有且只有5种情况必须立即对类进行“初始化”(而加载、验证、准备自然需要在此之前开始)：
1.遇到 new、getstatic、putstatic、invokestatic 这4 条字节码指定时，如果类没有进行初始化，则需要先触发其初始化.
场景：比如 new 一个实例、读取或设置一个静态字段(被 final 修饰、已在编译期把结果放入常量池的静态字段除外)，或调用一个静态方法
2.使用反射包下的方法对类进行反射调用时
3.当初始化一个类的时候，如果发现其父类还没有进行初始化，则需要先触发其父类的初始化
4.当虚拟机启动时，用户需要指定一个执行的主类(包含 main 方法的类)，虚拟机会先初始化这个主类
5.当使用JDK1.7的动态语言支持时，如果一个 MethodHandle 实例最后的解析结果 REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic 的方法句柄，并且这个方法句柄所对应的类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化.
上面的 5 种场景被称为主动对一个类进行初始化.
接口的加载过程与类加载过程稍有一些不同，针对接口需要做一些特殊说明：接口也是有初始化过程的，这点与类一样，上面的代码都是由 static 来输出初始化信息的，而接口中是不能使用 static{} 语句块的，但编译器任然会为接口生成一个 <cinit> 类构造器，用于初始化接口中所定义的成员变量.
接口的初始化与前面所讲的类的初始化有区别的是第三种，一个类在初始化的时候，要求父类全部都已完成初始化，但是一个接口在初始化的时候，并不要求其父接口全部都完成了初始化，只有在真正使用到父接口的时候(如引用接口中定义的常量)才会被初始化.x