Java 面试知识点【背诵版 240题 约7w字】 (15)

之后通过即时编译器 JIT 把字节码文件编译成本地机器码。
Java 程序最初都是通过解释器进行解释执行的,当虚拟机发现某个方法或代码块的运行特别频繁,就会认定其为"热点代码",热点代码的检测主要有基于采样和基于计数器两种方式,为了提高热点代码的执行效率,虚拟机会把它们编译成本地机器码,尽可能对代码优化,在运行时完成这个任务的后端编译器被称为即时编译器。

还可以通过静态的提前编译器 AOT 直接把程序编译成与目标机器指令集相关的二进制代码。

Q2:类加载是什么?

Class 文件中描述的各类信息都需要加载到虚拟机后才能使用。JVM 把描述类的数据从 Class 文件加载到内存,并对数据进行校验、解析和初始化,最终形成可以被虚拟机直接使用的 Java 类型,这个过程称为虚拟机的类加载机制。

与编译时需要连接的语言不同,Java 中类型的加载、连接和初始化都是在运行期间完成的,这增加了性能开销,但却提供了极高的扩展性,Java 动态扩展的语言特性就是依赖运行期动态加载和连接实现的。

一个类型从被加载到虚拟机内存开始,到卸载出内存为止,整个生命周期经历加载、验证、准备、解析、初始化、使用和卸载七个阶段,其中验证、解析和初始化三个部分称为连接。加载、验证、准备、初始化阶段的顺序是确定的,解析则不一定:可能在初始化之后再开始,这是为了支持 Java 的动态绑定。

Q3:类初始化的情况有哪些?

① 遇到 new、getstatic、putstatic 或 invokestatic 字节码指令时,还未初始化。典型场景包括 new 实例化对象、读取或设置静态字段、调用静态方法。

② 对类反射调用时,还未初始化。

③ 初始化类时,父类还未初始化。

④ 虚拟机启动时,会先初始化包含 main 方法的主类。

⑤ 使用 JDK7 的动态语言支持时,如果 MethodHandle 实例的解析结果为指定类型的方法句柄且句柄对应的类还未初始化。

⑥ 接口定义了默认方法,如果接口的实现类初始化,接口要在其之前初始化。

其余所有引用类型的方式都不会触发初始化,称为被动引用。被动引用实例:① 子类使用父类的静态字段时,只有父类被初始化。② 通过数组定义使用类。③ 常量在编译期会存入调用类的常量池,不会初始化定义常量的类。

接口和类加载过程的区别:初始化类时如果父类没有初始化需要初始化父类,但接口初始化时不要求父接口初始化,只有在真正使用父接口时(如引用接口中定义的常量)才会初始化。

Q4:类加载的过程是什么?

加载

该阶段虚拟机需要完成三件事:① 通过一个类的全限定类名获取定义类的二进制字节流。② 将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区。③ 在内存中生成对应该类的 Class 实例,作为方法区这个类的数据访问入口。

验证

确保 Class 文件的字节流符合约束。如果虚拟机不检查输入的字节流,可能因为载入有错误或恶意企图的字节流而导致系统受攻击。验证主要包含四个阶段:文件格式验证、元数据验证、字节码验证、符号引用验证。

验证重要但非必需,因为只有通过与否的区别,通过后对程序运行期没有任何影响。如果代码已被反复使用和验证过,在生产环境就可以考虑关闭大部分验证缩短类加载时间。

准备

为类静态变量分配内存并设置零值,该阶段进行的内存分配仅包括类变量,不包括实例变量。如果变量被 final 修饰,编译时 Javac 会为变量生成 ConstantValue 属性,准备阶段虚拟机会将变量值设为代码值。

解析

将常量池内的符号引用替换为直接引用。

符号引用以一组符号描述引用目标,可以是任何形式的字面量,只要使用时能无歧义地定位目标即可。与虚拟机内存布局无关,引用目标不一定已经加载到虚拟机内存。

直接引用是可以直接指向目标的指针、相对偏移量或能间接定位到目标的句柄。和虚拟机的内存布局相关,引用目标必须已在虚拟机的内存中存在。

初始化

直到该阶段 JVM 才开始执行类中编写的代码。准备阶段时变量赋过零值,初始化阶段会根据程序员的编码去初始化类变量和其他资源。初始化阶段就是执行类构造方法中的 <client> 方法,该方法是 Javac 自动生成的。

Q5:有哪些类加载器?

自 JDK1.2 起 Java 一直保持三层类加载器:

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