java的类加载浅析

本是古典何须时尚 2023-10-09 20:52 1阅读 0赞

## 类加载 ##

### 类加载器 ###

类加载器是Java虚拟机（JVM）的一个组成部分，它的主要任务是在运行时动态加载类和资源，以便程序能够使用它们。类加载器从文件系统、网络或其他来源中获取类的字节码，并将其转换为JVM可执行的形式，这样程序就可以使用这些类和资源了。

#### 类加载器分类 ####

##### java9之前 #####

> 当JVM启动时，会形成有3个类加载器组成的初始类加载器层次结构：
> 
> 1.  Bootstrap ClassLoader：根类（或叫启动、引导类加载器）加载器。加载核心库，如 `rt.jar`。
> 2.  Extension ClassLoader：扩展类加载器。主要加载`lib/ext`下面的 jar 包
> 3.  System ClassLoader（或Application ClassLoader）：系统类加载器。负责加载`classpath`下的类
> 
> ![java8打印][java8]  
> ![图3][3]

##### java9的变化 #####

> 尽管JDK 9保持了三级分层类加载器架构以实现向后兼容，但是模块系统加载类的方式已经发生了一些变化。此外，Platform ClassLoader(平台类加载器)取代了Extension ClassLoader（扩展类加载器），平台类加载器其作用在于加载一些平台相关的模块，例如：java.activation、java.se、jdk.desktop、java.compiler等。JDK9类加载器层次结构如下图所示。  
> ![java16打印][java16]  
> ![图4][4]

### 类生命周期 ###

`类的生命周期由7个阶段组成，类加载说的是前5个阶段:即加载—>验证—>准备—>解析—>初始化`  
(其中验证->准备->解析三个可以合为连接过程)  
![类的生命周期][0417528c30ed35fc7ea6f956ebcffb12.png]

#### 各个阶段的解释 ####

*  加载：通过类装载器将编译后的.class文件加载到内存中，并在`堆区`创建出一个Class对象，用来描述这个类的类型信息。系统中所有的类都是java.lang.Class的实例。在这个阶段，还会进行验证.class文件的格式等操作。
 *  连接：在这个阶段，Java虚拟机会对类进行验证、准备和解析。
    
     *  验证：验证阶段是对类的结构和语义进行检查，确保它符合Java语言规范。这包括检查类的继承关系、方法重载、访问控制等。验证阶段是为了确保类在运行时不会出现异常或安全问题。
     *  准备：在此阶段，Java虚拟机会为类的静态变量（static变量）分配内存，并设置默认值。例如，静态整数变量默认值为0，静态布尔变量默认值为false等。需要注意的是，在这个阶段并不会执行静态变量的初始化代码。
     *  解析（可选的）：将常量池内的符号引用替换为直接引用。符号引用是类中对其他类、字段或方法的引用，它包括类名、字段名和方法名等信息。直接引用则是指向内存中实际对象或方法的指针。解析阶段保证了类在运行时可以找到它所依赖的其他类、字段和方法。`比如，现在有个方法play()，这个方法的地址是666666，那么play就是符号引用，666666就是直接引用。`
 *  初始化：此阶段Java虚拟机会执行类的静态初始化代码，包括静态变量的赋值和静态块的执行。类构造器方法`<clinit>`会被执行，由JVM负责保证线程安全和只执行一次。在这个阶段，会按照静态变量定义的顺序依次执行相应的赋值操作。

> 对象构造器方法`<init>`：new一个对象的时候被调用
> 
> 类构造器方法`<clinit>`：类加载的初始化阶段jvm会调用`<clinit>`方法

*  使用：初始化阶段完成后，类进入使用阶段。在这个阶段，程序可以创建类的实例、调用类的方法、访问类的字段等。使用阶段是类的主要活动期，它可能持续很长时间。
 *  卸载：类的生命周期最后进入卸载阶段。在这个阶段，Java虚拟机会回收类占用的内存资源，释放与类相关的所有资源。只有在其定义的类加载器可以被垃圾回收器回收的情况下，类或接口才能被卸载。

> 补充：卸载需要满足：
> 
> 1.  该类所有的实例已经被回收
> 2.  加载该类的类加载器被回收
> 3.  该类对应的java.lang.Class对象没有任何对方被引用
> 
> 三种类加载器加载的类在虚拟机的整个生命周期中是不会被卸载的，只有用户自定义的类加载器所加载的类才可以被卸载

[java8]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/e4d54ab1733a1b60b13dc99168ce6b5a.png
[3]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/421699c7f3dc4a8fc6a8c02b3de90053.png
[java16]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/0407bea51f5d2d1248cde9e40f29f25a.png
[4]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/52c18f69ccbc4c6334c82acd3dd08154.png
[0417528c30ed35fc7ea6f956ebcffb12.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/0417528c30ed35fc7ea6f956ebcffb12.png