JVM系列【3】Class文件加載過程

JVM系列筆記目錄

• 虛擬機的基礎概念
• class文件結構
• class文件加載過程
• jvm內存模型
• JVM經常使用指令
• GC與調優

Class文件加載過程

JVM加載Class文件主要分3個過程：Loading 、Linking、Initialzing

1.Loading

Loading的過程就是經過類加載器將.class文件加載到jvm內存中過程。須要理解雙親委派機制、類加載器ClassLoader，加載過程以下。

ClassLoader

不一樣的類加載器加載範圍不同，以Java8中的爲例。

• BootClassLoader 加載範圍sun.boot.class.paht
• ExtClassLoader 加載範圍java.ext.dirs
• AppClassLoader 加載範圍java.class.path
• CustomClassLoader 可自定義加載範圍

前三個加載器來自JDK的Launcher類，三個ClassLoader做爲Launcher的內部類，感興趣能夠查看下源碼。

開發者也能夠自定義的ClassLoader，自定義記載範圍。

雙親委派機制

自底向上檢查該類是否已經加載，parent方向；自頂向下進行類的實際查找和加載，child方向。
類的加載遵循雙親委派機制，主要是出於安全的考慮。雙親委派機制是如何實現的，下面源碼會解釋。

注意：雙親委派中存在所謂的父加載器並非加載器的加載器，只是翻譯的問題，別混淆了類的繼承概念。

ClassLoader源碼

ClassLoader源碼中比較重要的一個函數是loadClass()，執行過程是：findLoadedClass()->parrent.loadClass()->findClass(),第一步是自底向上查詢是否已經加載，第二步是自頂向下查找加載類。這裏就規定或是說實現了雙親委派機制。詳細見ClassLoader的源碼。

自定義ClassLoader

如何自定義ClassLoader？能夠繼承ClassLoader類，從新本身的findClass(),在裏面調用defineClass()來實現自定義加載特定範圍的類。

如何打破雙親委派機制，哪一種情形下打破過？

從上面的ClassLoader源碼中大概能看出是如何實現了雙親委派機制的，從這入手能夠經過2種方式打破該機制：

1. super(parent)指定parent會打破該機制
2. 自定義ClassLoader重寫loadClass()也能夠打破

什麼時候打破過？雙親委派機制並非不能打破，某些特殊場景下也會選擇打破該機制。

1. JDK 1.2以前，自定義ClassLoader必須重寫loadClass()，打破過。
2. 線程ThreadContextClassLoader能夠實現基礎類調用實現類代碼，經過thread.setContextClassLoader指定。
3. 熱啓動熱部署，如tomcat都有本身模塊指定的classloader，能夠加載同一類庫的不一樣版本。

Class執行方式

Class執行方式分爲3種：解釋執行、編譯執行、混合執行，各有優缺點，可經過參數指定。

• 1.解釋執行：使用bytecode intepreter 解釋器解釋執行，該模式啓動很快，執行稍慢，可經過-Xint參數指定該模式。
• 2.編譯執行：使用 Just in time Complier JIT編譯器編譯執行，該模式執行很快，編譯很慢，可經過-Xcomp參數指定該模式。
• 3.混合執行：默認的模式，解釋器+熱點代碼編譯，開始解釋執行，啓動較快，對熱點代碼進行實時監測和編譯成本地代碼執行，可經過-Xmixed參數指定該模式。

熱點代碼監測：屢次被調用的方法用方法計數器，屢次被調用的循環用循環計數器，可經過參數-XX:CompileThreshold = 10000指定觸發JIT編譯的閾值。

2.Linking

Linking連接的過程分3個階段：Vertification、Preparation、Resolution。

• Vertification： 驗證Class文件是否符合JVM規定。
• Preparation：給靜態成員變量賦默認值
• Resolution：將類、方法、屬性等符號引用解釋爲直接引用；常量池中的各類符號引用解釋爲指針、偏移量等內存地址的直接引用

3. Initializing

調用初始化代碼clint,給靜態成員變量賦初始值。

這裏能夠了解下必須初始化的5種狀況：

• new getstatic putstatic invokestatic指令，訪問final變量除外
• java.lang.reflect對類進行反射調用時
• 初始化子類的時候，父類必須初始化
• 虛擬機啓動時，被執行的主類必須初始化
• 動態語言支持java.lang.invoke.MethodHandler解釋的結果爲REF_getstatic REF_putstatic REF_invokestatic的方法句柄時，該類必須初始化。

4.總結思考

設計模式中單例模式的雙重檢查的實現，INSTANCE是否須要加valatile？

public class Mgr06 {
    // 是否須要加volatile?
    private static volatile Mgr06 INSTANCE;

    private Mgr06() {
    }

    public static Mgr06 getInstance() {
        if (INSTANCE == null) {
            //雙重檢查
            synchronized (Mgr06.class) {
                if(INSTANCE == null) {
                    try {
                        Thread.sleep(1);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    // new 了對象，不爲null,但未完成變量的初始化複製，對象處於半初始化狀					態，其它線程有可能取到半初始化的對象。
                    INSTANCE = new Mgr06();
                }
            }
        }
        return INSTANCE;
    }
}

我的認爲是須要加的。思考方向， class文件load到內存，給靜態變量賦默認值，再賦初始值，new 對象的時候，首先要申請內存空間，而後給成員變量賦默認值，接下來給成員變量賦初始值，這個過程當中對象有可能處於半初始化狀態，多線程併發下別的線程有可能取到半初始化的對象，加volatile可保證線程的可見性。

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