JVM總括四-類加載過程、雙親委派模型、對象實例化過程

JVM總括四-類加載過程、雙親委派模型、對象實例化過程

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目錄：JVM總括：目錄

1、 類加載過程

類加載過程就是將.class文件轉化爲Class對象，類實例化的過程，（User user = new User(); 這個過程是對象實例化的過程）;

一個.class文件只有一個Class對象（字節碼對象），能夠有無數個對象（例如：new User();）;

 

一、Load：

　　將編譯後的.class文件以二進制流的方式加載到JVM內存中，並轉化爲特定的數據結構，用到的就是classLoad二類加載器。這個過程當中校驗cafe babe魔法數、常量池、文件長度、是否有父類等。

　　其實加載階段用一句話來描述就是：把代碼數據加載到內存中。

二、Link：

　　分爲驗證、準備、解析三步。

　　驗證：更爲詳細的驗證，好比：final是否規範（二次賦值不規範）、static是否合理（靜態方法必須引用靜態變量）、類型是否正確。

　　準備：當完成字節碼文件的校驗以後，JVM 便會開始爲類變量分配內存並初始化。這裏須要注意兩個關鍵點，即內存分配的對象以及初始化的類型。

　　　　內存分配的對象。Java 中的變量有「類變量」和「類成員變量」兩種類型，「類變量」指的是被 static 修飾的變量，而其餘全部類型的變量都屬於「類成員變量」。

　　　　在準備階段，JVM 只會爲「類變量」分配內存，而不會爲「類成員變量」分配內存。「類成員變量」的內存分配須要等到初始化階段纔開始。

　　　　好比下面的代碼在準備階段，只會爲 age 屬性分配內存，而不會爲 website 屬性分配內存。

　　　　public static int age= 3;

　　　　public String website = "www.beijingdesigner.com";

　　　　例以下面的代碼在準備階段以後，age的值將是 0，而不是 3。

　　　　public static int age= 3;

　　　　但若是一個變量是常量（被 static final 修飾）的話，那麼在準備階段，屬性便會被賦予用戶但願的值。例以下面的代碼在準備階段以後，number 的值將是 3，而不是 0。

　　　　public static final int number = 3;

　　　　這其中的道理咱們想下就明白了。

　　　　兩個語句的區別是一個有 final 關鍵字修飾，另一個沒有。被final修飾的常量，是不容許再被改變的。因此初始化就是3了。

　　解析：把類中的符號引用轉化爲直接引用，完成內存結構佈局。（符號引用轉化爲直接引用：例如：test1() { test2(); }，這裏test1調用test2方法就是符號引用，但實際test2()經過一個指針指向test2方法的內存地址，這個指針負責調用，它就是直接引用）。

三、Init：

　　執行類構造器<clinit>，遞歸初始化父類的靜態代碼塊，不執行構造函數。（先執靜態變量，再執行行靜態代碼塊）。

任何小寫的class定義的類都有一個魔法屬性：class，

int j;
Class<Integer> integerClass = int.class;
Class<Integer> integerClass1 = Integer.class;

2、類加載的原則：雙親委派模型

　　類加載是怎麼肯定類文件的位置呢？

　　一、Bootstrap：最高級的類加載器，裝置最核心的類，如：Object、System、String；

　　二、Extension ClassLoader：JDK9以前的類加載器，之後的爲Platform ClassLoader，加載系統的擴展類；

　　三、Application ClassLoader：應用類加載器，主要加載用戶自定義CLASSPATH路徑下的類。

類加載器並不是繼承關係，只是以組合的方式服用父加載器功能，符合優先原則。

其中第2、第三層爲java實現，用戶能夠自定義類加載器，第三層爲C++實現，全部爲null：

ClassLoader classLoader = Son.class.getClassLoader();
ClassLoader parent = classLoader.getParent();
ClassLoader parent1 = parent.getParent();
System.out.println(classLoader);
System.out.println(parent);
System.out.println(parent1);

-----------------------------------
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@5acf9800
null

 

獲取Bootstrap加載的類庫：

URLClassPath bootstrapClassPath = Launcher.getBootstrapClassPath();
URL[] urLs = bootstrapClassPath.getURLs();
for (URL url : urLs){
     System.out.println(url.toExternalForm());
}
---------------------------------------------------------
file:/D:/jdk-8u151-windows-x64/JDK/jre/lib/resources.jar
file:/D:/jdk-8u151-windows-x64/JDK/jre/lib/rt.jar
file:/D:/jdk-8u151-windows-x64/JDK/jre/lib/sunrsasign.jar
file:/D:/jdk-8u151-windows-x64/JDK/jre/lib/jsse.jar
file:/D:/jdk-8u151-windows-x64/JDK/jre/lib/jce.jar
file:/D:/jdk-8u151-windows-x64/JDK/jre/lib/charsets.jar
file:/D:/jdk-8u151-windows-x64/JDK/jre/lib/jfr.jar
file:/D:/jdk-8u151-windows-x64/JDK/jre/classes

Bootstrap加載的路徑能夠追加，在JVM增長啓動參數，不過不建議修改：

Xbootclasspath/D:/test/src

 自定義類加載器的狀況：

一、隔離加載類：框架中吧類加載到不一樣的環境中

二、修改類加載方式：除了Bootstrap,其餘類並不是必定要加入。

三、擴展加載源：好比加載數據庫；

四、防止源碼泄露：能夠對類進行加密，那加載的時候須要自定義加載器對類進行解密加載。

自定義ClassLoder，繼承ClassLoader，重寫findClass()，調用defineClass():

public class UserClassLoader extends ClassLoader {

    private String classpath;

    public UserClassLoader(String classpath) {
        this.classpath = classpath;
    }

    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        try {
            byte [] classDate=getDate(name);
            if(classDate==null){
                throw new FileNotFoundException();
            }
            else{
                //defineClass方法將字節碼轉化爲類
                return defineClass(name,classDate,0,classDate.length);
            }

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        return super.findClass(name);
    }
    //返回類的字節碼
    private byte[] getDate(String className) throws IOException{
        InputStream in = null;
        ByteArrayOutputStream out = null;
        String path=classpath + File.separatorChar +className.replace('.',File.separatorChar)+".class";
        try {
            in=new FileInputStream(path);
            out=new ByteArrayOutputStream();
            byte[] buffer=new byte[2048];
            int len=0;
            while((len=in.read(buffer))!=-1){
                out.write(buffer,0,len);
            }
            return out.toByteArray();
        }
        catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        finally{
            in.close();
            out.close();
        }
        return null;
    }

}

UserClassLoader

調用，其中D:\\wp目錄下爲.class文件，裏面有個Son.class

//自定義類加載器的加載路徑
UserClassLoader myClassLoader=new UserClassLoader("D:\\wp");
//包名+類名
Class sonClass=myClassLoader.loadClass("com.Son");

if(sonClass!=null){
    Object obj=sonClass.newInstance();
    System.out.println(sonClass.getClassLoader().toString());
}

3、對象實例化

從字節碼、執行步驟兩個方面分析

一、字節碼方面：

　　Object object = new Object();，經過javap -verbose -p查看對象建立的字節碼指令：

　　 

　　（1）new：若是找不到Class對象就進行類加載，而後分配內存（本類路徑上全部的屬性都分配），其中對象的引用也是個變量也佔內存（4個字節），這個指令執行完畢會把對象的壓入虛擬機棧頂。

　　（2）dup：在棧頂複雜引用，若是<init>有參數，把參數壓入操做棧，兩個引用，壓入棧底的用來賦值或保存到局部變量表中，棧頂引用做爲句柄調用相關方法。

　　（3）invokespecial：調用對象實例化方法，經過棧頂方法調用<init>方法（也就是調用構造方法）。

二、執行步驟

　　（1）確認類元信息是否存在：接到new指令時，在metaspace檢查類元信息是否存在，沒有就在雙親委派模式下進行類加載，生成Class對象。

　　（2）分配對象內存：首先計算對象佔用空間大小（成員變量是引用變量就分配4個字節大小的變量空間），在堆中劃份內存空間給新對象（分配空間須要進行同步操做，如：cas）。

　　（3）設定默認值：成員變量設置不一樣形式的0值；

　　（4）設置對象頭：設置對象的哈希碼、鎖信息、對象所屬的類元信息，設置取決於JVM。

　　（5）執行init方法：初始化成員變量，執行代碼塊，調用類的構造方法，把堆對象首地址賦值給引用變量。

 4、思考：ClassLoader.loadClasshe和Class.forName區別

1 //1
2 Class<Son> sonClass = Son.class;
3 //2
4 Class<?> aClass = Maint.class.getClassLoader().loadClass("com.Son");
5 //3
6 Class<?> bClass = Class.forName("com.Son");

代碼2：

        其實這種方法調運的是：ClassLoader.loadClass(name, false)方法
        參數一：name,須要加載的類的名稱
        參數二：false，這個類加載之後是否須要去鏈接（不須要linking）

代碼:3：
        其實這種方法調運的是：Class.forName(className, true, ClassLoader.getCallerClassLoader())方法
        參數一：className，須要加載的類的名稱。
        參數二：true，是否對class進行初始化（須要initialize）
        參數三：classLoader，對應的類加載器

其中一、2都是將.class文件加載到JVM中，獲得Class對象，可是尚未鏈接（Link），靜態代碼塊不會執行；
代碼3獲得Class對象而且已經完成初始化<clinit>，靜態代碼塊會執行。（ Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");//經過這種方式將驅動註冊到驅動管理器上）。

一、二、3都不會執行對象的構造函數。

 5、思考：<clinit>和<init>區別

<clinit>是類（Class）初始化執行的方法，<init>是對象初始化執行的方法（構造函數）；

 詳情見：JVM思考-init和clinit區別