概述

JVM把描述类文件的数据从.class文件加载到内存，并对数据进行校验、转换、解析和类初始化，最终形成可以被JVM使用的Java类型，这个过程称为JVM的类加载机制。

类的生命周期

类的生命周期，是从加载到JVM内存开始，到卸载出JVM内存结束

整个生命周期包括：加载、验证、准备、解析、初始化、使用、卸载

其中从验证到解析被称为连接，从加载到初始化称为类加载。

• 加载：查找并加载类的二进制数据

  加载阶段：

  1. 通过类的全限定名（包名 + 类名）来获取定义此类的二进制字节流
  2. 将这个字节流所代表的静态存储结构转化为运行时的数据结构
  3. 在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口

  

• 验证：确保被加载类的正确性

  • 文件格式验证

    验证字节流是否符合Class文件格式规范

  • 元数据验证

    对字节码描述的信息进行语义分析，以保证其描述的信息符合Java语言规范要求

  • 字节码验证

    通过数据流和控制流分析，确定程序语义是否合法、符合逻辑

  • 符号引用验证

    确保解析动作能正确执行

• 准备：为类的静态变量分配内存，并将其初始化为默认值。

  此阶段会在JVM内存中的方法区进行。

  • 内存分配仅包括类静态变量，实例变量将会在对象实例化时随着对象一起分配到Java堆中。

  • 这里所设置的初始值通常情况下是数据类型默认的零值(如0、0L、null、false等)，引用类型为null

    public class Main {
    
        public static int i;
        public static String s;
        public static boolean b;
    
        public static void main(String[] args) {
            System.out.println(i);			//0
            System.out.println(s);			//null
            System.out.println(b);			//false
        }
    }
    

  • 对于同时被static和final修饰的常量，必须在声明的时候就为其显示的赋值；只被final修饰的常量，在使用前必须为其显示的赋值，系统不会为其赋予默认零值

    否则IDEA会提示未初始化

    

• 解析：把类中的符号引用转换为直接引用

  • 符号引用就是一组符号来描述目标，可以是任何字面量。
  • 直接引用就是直接指向目标的指针、相对偏移量或一个间接定位到目标的句柄。

• 初始化：执行类构造器<clinit>()方法的过程

  会调用java.lang.ClassLoader加载类字节码，ClassLoader会调用JVM的native方法（defineClass0/1/2）来定义一个java.lang.Class 实例

  其中包括：

  • 执行static语句块中的语句
  • 完成static属性的赋值操作
  • 当类的直接父类还没有被初始化，则先初始化其直接父类。

• 使用：类访问方法区内的数据结构的接口， 对象是堆区上的的数据

• 卸载：释放内存

  JVM结束类生命周期的情况：

  • 执行了System.exit()方法
  • 程序正常执行结束
  • 程序在执行过程中遇到了异常或错误而异常终止
  • 由于操作系统出现错误而导致Java虚拟机进程终止

类的加载时机

JVM会在程序第一次注定引用类的时候加载该类，被动引用时并不会引用类加载的操作。

主动引用：

• 遇到new、getstatic、putstatic、invokestatic字节码指令
  • new实例化对象
  • 读取设置类的静态属性（被final修饰，编译期把结果放入常量池中的静态字段除外）
  • 调用类的静态方法
• JVM启动，先初始化包含main()方法的主类
• 初始化一个类时，其父类还没初始化（需先初始化父类）