Java类加载原理机制

1.类的加载过程

JVM将类加载过程分为三个步骤:装载(Load),链接(Link)和初始化(Initialize)链接又分为三个步骤,如下图所示:

1) 装载:查找并加载类的二进制数据;

2)链接:

验证:确保被加载类的正确性;

准备:为类的静态变量分配内存,并将其初始化为默认值;

解析:把类中的符号引用转换为直接引用;

3)初始化:为类的静态变量赋予正确的初始值;

那为什么我要有验证这一步骤呢?首先如果由编译器生成的class文件,它肯定是符合JVM字节码格式的,但是万一有高手自己写一个class文件,让JVM加载并运行,用于恶意用途,就不妙了,因此这个class文件要先过验证这一关,不符合的话不会让它继续执行的,也是为了安全考虑吧。

准备阶段和初始化阶段看似有点牟盾,其实是不牟盾的,如果类中有语句:private static int a = 10,它的执行过程是这样的,首先字节码文件被加载到内存后,先进行链接的验证这一步骤,验证通过后准备阶段,给a分配内存,因为变量a是static的,所以此时a等于int类型的默认初始值0,即a=0,然后到解析(后面在说),到初始化这一步骤时,才把a的真正的值10赋给a,此时a=10。

2. 类的初始化

类什么时候才被初始化:

1)创建类的实例,也就是new一个对象

2)访问某个类或接口的静态变量,或者对该静态变量赋值

3)调用类的静态方法

4)反射(Class.forName("com.lyj.load"))

5)初始化一个类的子类(会首先初始化子类的父类)

6)JVM启动时标明的启动类,即文件名和类名相同的那个类

只有这6中情况才会导致类的类的初始化。

类的初始化步骤:

        1)如果这个类还没有被加载和链接,那先进行加载和链接

        2)假如这个类存在直接父类,并且这个类还没有被初始化(注意:在一个类加载器中,类只能初始化一次),那就初始化直接的父类(不适用于接口)

         3)加入类中存在初始化语句(如static变量和static块),那就依次执行这些初始化语句。

3.类的加载

类的加载指的是将类的.class文件中的二进制数据读入到内存中,将其放在运行时数据区的方法区内,然后在堆区创建一个这个类的Java.lang.Class对象,用来封装类在方法区类的对象。看下面2图

类的加载的最终产品是位于堆区中的Class对象         Class对象封装了类在方法区内的数据结构,并且向Java程序员提供了访问方法区内的数据结构的接口

加载类的方式有以下几种:

 1)从本地系统直接加载

2)通过网络下载.class文件

3)从zip,jar等归档文件中加载.class文件

4)从专有数据库中提取.class文件

5)将Java源文件动态编译为.class文件(服务器)

4.加载器

JVM的类加载是通过ClassLoader及其子类来完成的,类的层次关系和加载顺序可以由下图来描述:

1)Bootstrap ClassLoader

负责加载$JAVA_HOME中jre/lib/rt.jar里所有的class,由C++实现,不是ClassLoader子类

2)Extension ClassLoader

负责加载java平台中扩展功能的一些jar包,包括$JAVA_HOME中jre/lib/*.jar或-Djava.ext.dirs指定目录下的jar包

3)App ClassLoader

负责记载classpath中指定的jar包及目录中class

4)Custom ClassLoader

属于应用程序根据自身需要自定义的ClassLoader,如tomcat、jboss都会根据j2ee规范自行实现ClassLoader

加载过程中会先检查类是否被已加载,检查顺序是自底向上,从Custom ClassLoader到BootStrap ClassLoader逐层检查,只要某个classloader已加载就视为已加载此类,保证此类只所有ClassLoader加载一次。而加载的顺序是自顶向下,也就是由上层来逐层尝试加载此类。

5.委派机制

VM在加载类时默认采用的是双亲委派机制。通俗的讲,就是某个特定的类加载器在接到加载类的请求时,首先将加载任务委托给父类加载器,依次递归,如果父类加载器可以完成类加载任务,就成功返回;只有父类加载器无法完成此加载任务时,才自己去加载

6.对象的初始化顺序

public class Father {

static{

System.out.println("父类的静态块");

}

{

System.out.println("父类的普通代码块");

}

public Father(){

System.out.println("父类的构造块");

}

}

public class Father {

static{

System.out.println("父类的静态块");

}

{

System.out.println("父类的普通代码块");

}

public Father(){

System.out.println("父类的构造块");

}

}

结果:

父类的静态块

子类的静态块

父类的普通代码块

父类的构造块

子类的普通代码块

子类的构造代码

对象的初始化顺序:首先执行父类静态的内容,父类静态的内容执行完毕后,接着去执行子类的静态的内容,当子类的静态内容执行完毕之后,再去看父类有没有非静态代码块,如果有就执行父类的非静态代码块,父类的非静态代码块执行完毕,接着执行父类的构造方法;父类的构造方法执行完毕之后,它接着去看子类有没有非静态代码块,如果有就执行子类的非静态代码块。子类的非静态代码块执行完毕再去执行子类的构造方法。总之一句话,静态代码块内容先执行,接着执行父类非静态代码块和构造方法,然后执行子类非静态代码块和构造方法。

注意:子类的构造方法,不管这个构造方法带不带参数,默认的它都会先去寻找父类的不带参数的构造方法。如果父类没有不带参数的构造方法,那么子类必须用supper关键子来调用父类带参数的构造方法,否则编译不能通过。

参考资料

 http://blog.csdn.net/gjanyanlig/article/details/6818655

 深入理解Java虚拟机

很明显,由于类的加载顺序,执行顺序是:父类的静态代码块-->子类的静态代码块-->父类的普通代码块-->父类的构造函数-->子类的普通代码块(如果有的话)-->子类的构造函数

总之一句话,父类加载顺序优先于子类,静态块优先于其他代码块,先父类静态块,再子类静态块,除此之外,其他代码块都要等父类加载完再加载,普通代码块优先于构造块,先父类普通代码块,再父类构造块,最后子类普通代码块,子类构造块

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