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基础篇:详解JAVA对象实例化过程

1 对象的实例化过程

  • 对象的实例化过程是分成两部分:类的加载初始化,对象的初始化
  • 要创建类的对象实例需要先加载并初始化该类,main方法所在的类需要先加载和初始化
  • 类初始化就是执行<clinit>方法,对象实例化是执行<init>方法
  • 一个子类要初始化需要先初始化父类

2 类的加载过程

  • 类的加载机制:如果没有相应类的class,则加载class到方法区。对应着加载->验证->准备->解析-->初始化阶段
    • 加载:载入class对象,不一定是从class文件获取,可以是jar包,或者动态生成的class
    • 验证:校验class字节流是否符合当前jvm规范
    • 准备:为类变量分配内存并设置变量的初始值(默认值)。如果是final修饰的对象则是赋值声明值
    • 解析:将常量池的符号引用替换为直接引用
    • 初始化:执行类构造器<client>(注意不是对象构造器),为类变量赋值,执行静态代码块。jvm会保证子类的<client>执行之前,父类的<client>先执行完毕
  • 其中验证、准备、解析3个部分称为 连接
  • <clinit>方法由静态变量赋值代码和静态代码块组成;先执行类静态变量显示赋值代码,再到静态代码块代码

3 触发类加载的条件

  • 第一次创建类的新对象时,会触发类的加载初始化和对象的初始化函数<init>执行,这个是实例初始化,其他6个都是类初始化
  • JVM启动时会先加载初始化包含main方法的类
  • 调用类的静态方法(如执行invokestatic指令)
  • 对类或接口的静态字段执行读写操作(即执行getstatic、putstatic指令);不过final修饰的静态字段的除外(已经赋值,String和基本类型,不包含包装类型),它被初始化为一个编译时常量表达式
    • 注意:操作静态字段时,只有直接定义这个字段的类才会被初始化;如通过其子类来操作父类中定义的静态字段,只会触发父类<clinit>的初始化而不是子类的初始化
  • 调用JavaAPI中的反射方法时(比调用java.lang.Class中的方法(Class.forName),或者java.lang.reflect包中其他类的方法)
  • 当初始化一个类时,其父类没有初始化,则需先触发父类的初始化(接口例外)

4 对象的实例化过程

  • 对象实例化过程 其实就是执行类构造函数 对应在字节码文件中的<init>()方法(称之为实例构造器);<init>()方法由非静态变量、非静态代码块以及对应的构造器组成
    • <init>()方法可以重载多个,类有几个构造器就有几个<init>()方法
    • <init>()方法中的代码执行顺序为:父类变量初始化,父类代码块,父类构造器,子类变量初始化,子类代码块,子类构造器。
  • 静态变量,静态代码块,普通变量,普通代码块,构造器的执行顺序
  • 具有父类的子类的实例化顺序如下

5 类加载器和双亲委派规则,如何打破双亲委派规则

  • 类加载器
    • 通过一个类的全限定名来获取描述此类的二进制字节流,实现这个动作的代码模块称为类加载器
    • 任意一个类都需要其加载器和类本身来确定类在JVM的唯一性;每个类加载器都有自己的类名称空间,同一个类class由不同的加载器加载,则被JVM判断为不同的类
  • 双亲委派模型
    • 启动类加载器有C++代码实现,是虚拟机的一部分。负责加载\lib下的类库
    • 其他的类加载器有java语言实现,独立于JVM,并且继承ClassLoader
    • extention ClassLoader负责加载\lib\ext目录下的类库
    • application ClassLoader 负责加载用户路径下(ClassPath)的代码
    • 不同的类加载器加载同一个class文件会导致出现两个类。而java给出解决方法是下层的加载器加委托上级的加载器去加载类,如果父类无法加载(在自己负责的目录找不到对应的类),而交还下层类加载器去加载。如下图
  • 打破双亲委派模型
    • 双亲委派模型并不是一个强制的约束模型,而是java设计者推荐给开发者的类加载实现方式
    • 双亲委派模型很好的解决各个类加载基础类的同一问题(越基础的类由越上层的加载器加载),但是基础类总是作为用户代码调用的API,但是如果它的具体实现是下层的代码,此时基础类需要调用下层的代码,则需要打破双亲委派模型
    • 如JNDI服务,JNDI的代码有启动类去加载(rt.jar),它需要调用由独立厂商部署在应用程序classpath下的JNDI的SPI(Service Provider Interface)代码。为了解决SPI代码加载问题,java引入了线程上下文类加载器去加载SPI代码。也就是父类加载器请求子类去完成类的加载动作
    • 线程上下文类加载器,线程创建时会从父线程继承,如果全局范围没有设置过,则默认设置为application Class Loader

6 题外话:JarEntry和JavaUtilJarAccess使用


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参考文章

  • 对象实例化过程
  • java对象的实例化过程

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原始发表时间:2020-09-01

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