JVM—類載入器

• 2019 年 10 月 3 日
• 筆記

簡介

我們一直都知道java源碼經過編譯，變為.class後綴名的位元組碼，經過類載入器載入進虛擬機，然後進行使用。那麼我們有考慮過什麼是類載入器，類載入器從哪兒載入，什麼時候去載入，載入到哪裡。本文將逐一解答這些問題。

什麼是類載入器

類載入器指的是將類的.class文件中的二進位數據讀入到記憶體當中，將其放在運行時數據區的方法區內，然後在記憶體中創建一個java.lang.Class對象（規範並未說明Class對象位於哪裡，HotSPot虛擬機將其放在了方法區內）用來封裝類在方法區內的數據結構。

JVM中類載入周期

所有的java虛擬機實現必須在每個類或介面被java程式」首次主動使用「時才初始化他們（初始化只會執行一次）。類型的載入，連接與初始化過程都是在程式運行期間完成的，主要分為以下三個階段：

• 載入：查找並載入類的二進位數據
• 連接：確定類與類之間的關係
  1. 驗證：確保被載入類的正確性，位元組碼沒被惡意修改
  2. 準備：為類的靜態變數分配記憶體，並將其初始化為默認值，eg:public static int i = 1,這個階段會為整型類型初始化分配記憶體，並將默認值賦為0.
  3. 解析：把類中的符號引用轉換為直接引用，用指針方式直接定位。
• 初始化階段：為類的靜態變數賦予正確的初始值

類載入器都可能會在哪裡加.class文件

• 從本地系統中直接載入
• 通過網路下載.class文件
• 從zip,jar等歸檔文件中載入.class文件
• 將java源文件動態編譯為.class文件
• 從專有資料庫中提取.class文件

類載入器載入類的時機

jvm在載入類的時候，是Java程式對類的使用的時候。
使用方式分為兩種：

• 主動使用（在位元組碼的層面上進行區分，大概七種）
  1. 創建類的實例
  2. 訪問某個類或介面的靜態變數，或者對該靜態變數賦值（助記符：getstatic putstatic ）
  3. 調用類的靜態方法(助記符：invokestatic）
  4. 反射

  Class.forName(「java.lang.String」)

  1. 初始化一個類的子類，初始化child時候，會對parent進行初始化
  2. java虛擬機啟動時被標記為啟動類的類
  3. JDK1.7開始提供的動態語言支援：java.lang.invoke.MethodHandler實例的解析結果REF_getStatic,REF_putStatic,REF_invokeStatic句柄對應的類沒有初始化，則初始化。
• 被動使用
  除了主動使用之外，其他使用Java類的方式都被稱為被動使用，都不會導致類的初始化

Java虛擬機與程式的生命周期：類卸載

Java虛擬機結束生命周期：

1. 執行System.exit()方法
2. 程式正常執行結束
3. 程式在執行過程中遇到異常或錯誤而異常終止
4. 由於作業系統出現錯誤而導致java虛擬機進程終止