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這篇文章給大家介紹JVM中類的加載鏈接和初始化是怎么樣的,內(nèi)容非常詳細(xì),感興趣的小伙伴們可以參考借鑒,希望對大家能有所幫助。
簡介
有了java class文件之后,為了讓class文件轉(zhuǎn)換成為JVM可以真正運(yùn)行的結(jié)構(gòu),需要經(jīng)歷加載,鏈接和初始化的過程。
這三個(gè)過程是怎么工作的呢?在本文中你將會(huì)找到答案。
加載
JVM可以分為三大部分,五大空間和三大引擎,要講起來也不是特別復(fù)雜,先看下面的總體的JVM架構(gòu)圖。
從上面的圖中,我們可以看到JVM中有三大部分,分別是類加載系統(tǒng),運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)域和Execution Engine。
加載就是根據(jù)特定名稱查找類或者接口的二進(jìn)制表示,并根據(jù)此二進(jìn)制表示來創(chuàng)建類和接口的過程。
01
運(yùn)行時(shí)常量池
我們知道JVM中有一個(gè)方法區(qū)的區(qū)域,在JDK8中,方法區(qū)的實(shí)現(xiàn)叫做元空間。這個(gè)元空間是存放在本地內(nèi)存中的。
方法區(qū)中存放著每個(gè)class對應(yīng)的運(yùn)行時(shí)常量池。
當(dāng)類或者接口創(chuàng)建的時(shí)候,就會(huì)通過class文件中定義的常量池來構(gòu)建運(yùn)行時(shí)常量池。
運(yùn)行時(shí)常量池中有兩種類型,分別是symbolic references符號引用和static constants靜態(tài)常量。
其中靜態(tài)常量不需要后續(xù)解析,而符號引用需要進(jìn)一步進(jìn)行解析處理。
靜態(tài)常量分為兩個(gè)部分:String常量和數(shù)字常量。
String常量是對String對象的引用,是從class中的CONSTANT_String_info結(jié)構(gòu)體構(gòu)建的。
數(shù)字常量是從class文件中的CONSTANT_Integer_info, CONSTANT_Float_info, CONSTANT_Long_info和 CONSTANT_Double_info 構(gòu)建的。
符號引用也是從class中的constant_pool中構(gòu)建的。
對class和interface的符號引用來自于CONSTANT_Class_info。
對class和interface中字段的引用來自于CONSTANT_Fieldref_info。
class中方法的引用來自于CONSTANT_Methodref_info。
interface中方法的引用來自于CONSTANT_InterfaceMethodref_info。
對方法句柄的引用來自于CONSTANT_MethodHandle_info。
對方法類型的引用來自于CONSTANT_MethodType_info。
對動(dòng)態(tài)計(jì)算常量的符號引用來自于CONSTANT_MethodType_info。
對動(dòng)態(tài)計(jì)算的call site的引用來自于CONSTANT_InvokeDynamic_info。
02
類加載器
類是怎么創(chuàng)建的呢?類的創(chuàng)建可以是由其他類調(diào)用該類的初始化方法來創(chuàng)建,也可以通過反射來創(chuàng)建。
類其實(shí)又可以分為兩種,一種是數(shù)組類,一種是非數(shù)組類。
對于非數(shù)組類,因?yàn)樗麄冇邢鄳?yīng)的二進(jìn)制表示,所以是通過類加載器加載二進(jìn)制表示來創(chuàng)建的。
而對于數(shù)組類,因?yàn)樗麄儧]有外部的二進(jìn)制表示,所以數(shù)組類是由java虛擬機(jī)創(chuàng)建的。
java虛擬機(jī)中的類加載器又有兩種,一種是虛擬機(jī)提供的引導(dǎo)類加載器,一種是用戶自定義的類加載器。
如果是用戶自定的類加載器,那么應(yīng)該是ClassLoader的一個(gè)實(shí)現(xiàn)。用戶自定義類加載器主要是為了擴(kuò)展java虛擬機(jī)的功能,以支持動(dòng)態(tài)加載并創(chuàng)建類。
鏈接
鏈接是為了讓類或者接口可以被java虛擬機(jī)執(zhí)行,而將類或者接口并入虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)狀態(tài)的過程。
鏈接具體的工作包括驗(yàn)證和準(zhǔn)備類或者接口。而解析這個(gè)類或者接口中的符號引用是鏈接過程中的可選部分。
如果java虛擬機(jī)選擇在用到類或者接口中的符號引用時(shí)才去解析他們,這叫做延遲解析。
如果java虛擬機(jī)在驗(yàn)證類的時(shí)候就解析符號引用,這就叫做預(yù)先解析。
01
驗(yàn)證
驗(yàn)證主要是為了保證類和接口的二進(jìn)制表示的結(jié)構(gòu)正確性。
如果類或者接口的二進(jìn)制表示不滿足相應(yīng)的約束,則會(huì)拋出VerifyError異常。
02
準(zhǔn)備
準(zhǔn)備主要是創(chuàng)建類或者接口的靜態(tài)字段,并使用默認(rèn)值來初始化這些字段。
03
解析
解析是指根據(jù)運(yùn)行時(shí)常量池中的符號引用來動(dòng)態(tài)決定其具體值的過程。
在執(zhí)行java虛擬機(jī)指令:
anewarray,checkcat, getfield, getstatic, instanceof, invokedynamic, invokeinterface, invokespecial, invokestatic, invokevirtual, ldc, ldc_w, multianewarray, new , putfield和putstatic這些指令的時(shí)候,都會(huì)去將符號引用指向運(yùn)行時(shí)常量池,從而需要對符號引用進(jìn)行解析。
解析可以分為類和接口的解析,字段解析,普通方法的解析,接口方法解析,方法類型和方法句柄解析,調(diào)用點(diǎn)限定符解析這幾種。
初始化
類或者接口的初始化是指執(zhí)行類或者接口的初始化方法<clinit>。
只有下面的幾種情況,類或者接口才會(huì)被初始化:
執(zhí)行需要引用類或者接口的java虛擬機(jī)指令(new,getstatic, putstatic, invokestatic)的時(shí)候。
初次調(diào)用java.lang.invoke.Methodhandle實(shí)例的時(shí)候。
調(diào)用類庫中的某些反射方法的時(shí)候。
對類的某個(gè)子類進(jìn)行初始化的時(shí)候。
被選定為java虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)候的初始類的時(shí)候。
class文件經(jīng)過加載,鏈接和初始化之后,就可以提供給JVM在運(yùn)行時(shí)使用了。
關(guān)于JVM中類的加載鏈接和初始化是怎么樣的就分享到這里了,希望以上內(nèi)容可以對大家有一定的幫助,可以學(xué)到更多知識。如果覺得文章不錯(cuò),可以把它分享出去讓更多的人看到。
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