类加载过程与对象的创建

前言

本篇主要用来记录JAVA类加载过程以及对象的创建过程。阐述他们之间的关系以及自己学习过程中的疑惑。

1. 类加载过程

类加载过程是指jvm把通过.java文件编译生成的.class文件中的类信息加载 进内存的过程。

类加载过程可分为加载、链接和初始化。初始化又可以被细分为验证、准备和解析。

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加载

类加载器可分为启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)、扩张类加载器(Extension ClassLoader)和应用类加载器(Application ClassLoader)。他们之间的继承关系如下图所示。

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类加载器会动态的加载java类到虚拟机内存中,并且会按需加载,只有在需要时才对java类进行加载,并且每个类只会被加载一次。

类加载器在加载Java类时会采用双亲委派模型:当类加载器在加载java类时,会先委派给父类加载,层层上传,最后会把加载任务委派给启动类加载器。只有父类类加载器无法完成这个加载任务时(搜索范围中没有找到对应的类),子加载器才会尝试自己去加载。 所以是一个向上传递再向下传递的过程。

验证

验证阶段需要验证四部分内容:

  • 文件格式验证: 包括文件头部的魔术因子、class文件主次版本号、class文件的MD5指纹、变量类型是否支持等
  • 元数据验证: 验证加载的类是否有父类,父类是否被final修饰(修饰不能被继承),如果父类是否为抽象类等,如果是需要实现抽象的方法。
  • 字节码验证: 来确保被加载的类方体不会威胁到虚拟机。
  • 符号引用验证: 验证符号引用能否转换为直接引用, 保证解析动作的顺利执行 。

准备

public static int classValue = 10;

类变量classValue被附上默认初值0。 比如8种基本类型的初值,默认为0;引用类型的初值则为null;常量的初值即为代码中设置的值。

解析

解析就是在常量池中寻找类、接口、字段和方法的符号引用,并且将这些符号引用替换成直接引用的过程。

初始化

为所有静态变量赋代码中指定的值。类变量classValue被附上初值10。

2. 对象创建过程

(1)类加载检查:首先检查new指令的参数能否在常量池中定位到一个类的符号引用。这个符号引用代表的类是否已被加载、解析和初始化过。如果没有,那必须先执行相应的类加载过程。

(2)分配内存:虚拟机为新生的对象分配内存,对象所需的内存大小在类加载完成后便可完全确定。

(3)初始化:内存分配完成后,虚拟机会把分配到的内存空间都初始化为零值(不包括对象头),保证了对象实例字段在Java代码中可以不赋初值就可以直接使用。

(4)设置对象头:虚拟机要对对象进行必要的设置,例如这个对象是哪个类的实例、如何才能找到类的元数据信息、对象的哈希码、对象的GC分代年龄等信息。这些信息存放在对象的对象头中。

(5)执行<init>方法:把对象按照程序员的意愿进行初始化。

疑问

为什么类加载器要实现双亲委派模型?

  1. 避免类的重复加载:父类如果已经加载过,子类就不用重复加载。
  2. 消除安全隐患:如果不使用双亲委派模型,比如用户可以任意实现自己的String类,并用引用类加载器加载。那么自定义的String类就会和java核心库中的String类冲突 ,这样回导致非常大的安全隐患。

如何打破双亲委派模型?

默认的loadClass方法是实现了双亲委派机制的逻辑,即会先让父类加载器加载,当无法加载时才回调用findClass方法自己加载。 如果想打破双亲委派模型,那么就重写整个loadClass方法。如果不想打破双亲委派模型,只需要重写findClass方法即可。

为什么类加载过程和对象创建过程都存在初始化零值?

类加载过程在准备阶段的初始化零值时针对类变量,对象创建过程中的初始化针对的时实例变量。类变量属于类,实例变量属于对象,实例变量生命周期和对象的生命周期相同。

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