Class文件加载过程

JVM系列笔记目录

• 虚拟机的基础概念
• class文件结构
• class文件加载过程
• jvm内存模型
• JVM常用指令
• GC与调优

Class文件加载过程

JVM加载Class文件主要分3个过程：Loading 、Linking、Initialzing

1.Loading

Loading的过程就是通过类加载器将 .class 文件加载到jvm内存中过程。需要理解双亲委派机制、类加载器ClassLoader，加载过程如下。

#### ClassLoader

不同的类加载器加载范围不一样，以Java8中的为例。

sun.boot.class.paht
java.ext.dirs
java.class.path

前三个加载器来自JDK的Launcher类，三个ClassLoader作为Launcher的内部类，感兴趣可以查看下源码。

开发者也可以自定义的ClassLoader，自定义记载范围。

双亲委派机制

自底向上检查该类是否已经加载，parent方向；自顶向下进行类的实际查找和加载，child方向。

类的加载遵循双亲委派机制，主要是出于安全的考虑。双亲委派机制是如何实现的，下面源码会解释。

注意：双亲委派中存在所谓的父加载器并不是加载器的加载器，只是翻译的问题，别混淆了类的继承概念。

ClassLoader源码

ClassLoader源码中比较重要的一个函数是 loadClass() ，执行过程是： findLoadedClass() -> parrent.loadClass() -> findClass() ,第一步是自底向上查询是否已经加载，第二步是自顶向下查找加载类。这里就规定或是说实现了双亲委派机制。详细见 ClassLoader 的源码。

自定义ClassLoader

如何自定义ClassLoader？可以继承ClassLoader类，重新自己的 findClass() ,在里面调用 defineClass() 来实现自定义加载特定范围的类。

如何打破双亲委派机制，哪种情形下打破过？

从上面的ClassLoader源码中大概能看出是如何实现了双亲委派机制的，从这入手可以通过2种方式打破该机制：

loadClass()

何时打破过？双亲委派机制并不是不能打破，某些特殊场景下也会选择打破该机制。

loadClass()

Class执行方式

Class执行方式分为3种：解释执行、编译执行、混合执行，各有优缺点，可通过参数指定。

-Xint
-Xcomp
-Xmixed

热点代码监测：多次被调用的方法用方法计数器，多次被调用的循环用循环计数器，可通过参数 -XX:CompileThreshold = 10000 指定触发JIT编译的阈值。

2.Linking

Linking链接的过程分3个阶段：Vertification、Preparation、Resolution。

• Vertification：验证Class文件是否符合JVM规定。
• Preparation：给静态成员变量赋默认值
• Resolution：将类、方法、属性等符号引用解释为直接引用；常量池中的各种符号引用解释为指针、偏移量等内存地址的直接引用

3. Initializing

调用初始化代码 clint ,给静态成员变量赋初始值。

这里可以了解下必须初始化的5种情况：

• new getstatic putstatic invokestatic 指令，访问final变量除外
• java.lang.reflect 对类进行反射调用时
• 初始化子类的时候，父类必须初始化
• 虚拟机启动时，被执行的主类必须初始化
• 动态语言支持 java.lang.invoke.MethodHandler 解释的结果为 REF_getstatic REF_putstatic REF_invokestatic 的方法句柄时，该类必须初始化。

4.总结思考

设计模式中单例模式的双重检查的实现， INSTANCE 是否需要加 valatile ？

public class Mgr06 {
    // 是否需要加volatile?
    private static volatile Mgr06 INSTANCE;

    private Mgr06() {
    }

    public static Mgr06 getInstance() {
        if (INSTANCE == null) {
            //双重检查
            synchronized (Mgr06.class) {
                if(INSTANCE == null) {
                    try {
                        Thread.sleep(1);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    // new 了对象，不为null,但未完成变量的初始化复制，对象处于半初始化状                    态，其它线程有可能取到半初始化的对象。
                    INSTANCE = new Mgr06();
                }
            }
        }
        return INSTANCE;
    }
}

个人认为是需要加的。思考方向， class 文件load到内存，给静态变量赋默认值，再赋初始值，new 对象的时候，首先要申请内存空间，然后给成员变量赋默认值，接下来给成员变量赋初始值，这个过程中对象有可能处于半初始化状态，多线程并发下别的线程有可能取到半初始化的对象，加volatile可保证线程的可见性。