【死磕JVM】五年 整整五年了 该知道JVM加载机制了! (2)

常量在编译阶段会存入调用类的常量池中,本质上并没有直接引用到定义常量的类,因此不会触发定义常量的类的初始化

/** * @program: jvm * @ClassName Test3 * @description: * @author: muxiaonong * @create: 2021-02-27 12:05 * @Version 1.0 **/ public class Test3 { public static void main(String[] args) { System.out.println(ConstClass.COUNT); } } class ConstClass{ static final int COUNT = 1; static{ System.out.println("Init ConstClass!!!"); } }

上面代码运行后也没有输出 Init ConstClass!!!,这是因为虽然在Java源码中引用了ConstClass 类中的常量COUNT ,但其实在编译阶段通过常量传播优化,已经将常量的值 "1"存储到Test3 常量池中了,对常量ConstClass.COUNT的引用实际都被转化为Test3 类对自身常量池的引用了,也就是说,实际上Test3 的Class文件之中并没有ConstClass类的符号引用入口,这两个类在编译为Class文件之后就不存在关系

类加载过程

有一个名叫Class文件,它静静的躺在了硬盘上,吃香的喝辣的,他究竟需要一个怎么样的过程经历了什么,才能够从舒服的硬盘中到内存中呢?class进入内存总共有三大步。

加载(Loading)

连接(Linking)

初始化(Initlalizing)

1、加载

加载 是 类加载(Class Loading) 过程的一个阶段,加载 是 类加载(Class Loading) 过程的一个阶段,加载是指将当前类的class文件读入内存中,并且创建一个 java.lang.Class的对象,也就是说,当程序中使用任何类的时候,系统都会创建一个叫 java.lang.Class对象

在加载阶段,虚拟机需要完成以下三个事情:

通过一个类的全限定名类获取定义此类的二进制字节流(没有指明只能从一个Class文件中获取,可以从其他渠道,如:网络、动态生成、数据库等)

将这个字节流所代表的静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构

在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象,作为方法区这个类的各种数据的访问入口

类加载器通常无须等到“首次使用”该类时才加载该类,Java虚拟机规范允许系统预先加载某些类。加载阶段与连接阶段的部分内容是交叉进行的,加载阶段尚未完成,连接阶段可能已经开始,但这些夹在夹在阶段之中进行的动作,仍然属于连接阶段的内容,这两个阶段的开始时间仍然保持着固定的先后顺序。

2、连接

当类被加载之后,系统会生成一个对应的Class对象,就会进入 连接阶段,连接阶段负责把类的二进制数据合并到JRE中,连接阶段又分为三个小阶段

1.1 验证

验证是连接阶段的第一步,这一阶段的主要目的是为了确保Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求,并且不会危害虚拟机自身的安全。Java语言相对于 C/C++ 来说本身是相对安全的语言,验证阶段是非常重要的,这个阶段是否严谨,决定了Java虚拟机能不能承受恶意代码的攻击,当验证输入的字节流不符合Class文件格式的约束时,虚拟机会抛出一个 java.lang.VerifyError异常或者子类异常,从大体来说验证主要分为四个校验动作:文件格式验证、元数据验证、字节码验证、符号引用验证

文件格式验证: 主要验证字节流是否符合Class文件格式的规范,并且能被当前版本的虚拟机处理。主要包含以下几个方面:

文件格式是否以 CAFEBABE开头

主次版本是否在虚拟机处理的范围内

常量池的常量是否有不被支持的常量类型

指向常量的各种索引值是否有指向不存在的常量或者不符合类型的常量

CONSTANT_Utf8_info 型的常量是否有不符合UTF8编码的数据

Class文件中各个部分及文件本身是否有被删除的活附件的信息

元数据验证: 主要是对字节码描述的信息进行语义分析,主要目的是对类的元数据进行语义校验,分析是否符合Java的 语言语法的规范,保证不存在不符合Java语言的规范的元数据的信息,该阶段主要验证的方面包含以下几个方面:

这个类是否有父类(除java.lang.Object)

这个类的父类是否继承了不允许被继承的类(被final 修饰的类)

如果这个类不是抽象类,是否实现了父类或接口之中要求的所有方法

类中的字段、方法是否和父类产生矛盾

字节码验证: 最重要也是最复杂的校验环节,通过数据流和控制流分析程序语义是否合法、符合逻辑的。主要针对类的方法体进行校验分析,保证被校验的类在运行时不会危害虚拟机安全的事情

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