jvm入门及理解(二)——类加载器子系统

一、类加载子系统的作用

类加载子系统负责从文件系统或者网络中加载Class文件,class文件在文件开头有特定的文件标识;

ClassLoader只负责class文件的加载,至于它是否可以运行,则由Execution Engine决定

加载的类信息存放于一块成为方法区的内存空间。除了类信息之外,方法区还会存放运行时常量池信息,可能还包括字符串字面量和数字常量(这部分常量信息是Class文件中常量池部分的内存映射)

二、类加载子系统的概览图

jvm入门及理解(二)——类加载器子系统

 

 类加载子系统主要包括三个环节:

loading

linking:verify,prepare,resolve

initialization

 三、类加载子系统各个环节解析:

  1.Loading(加载)环节

通过一个类的全限定明获取定义此类的二进制字节流;

将这个字节流所代表的的静态存储结构转化为方法区的运行时数据;

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

  

  2.Linking(链接)环节

Verify(验证)

              (1)目的在于确保Class文件的字节流中包含信息符合当前虚拟机要求,保证被加载类的正确性,不会危害虚拟机自身安全。

              (2)主要包括四种验证,文件格式验证,源数据验证,字节码验证,符号引用验证。

Prepare(准备)环节

    (1)为类变量分配内存并且设置该类变量的默认初始值,即零值;

    (2)这里不包含用final修饰的static,因为final在编译的时候就会分配了,准备阶段会显式初始化

    (3)不会为实例变量分配初始化,类变量会分配在方法去中,而实例变量是会随着对象一起分配到java堆中。

Resolve(解析)

    (1)将常量池内的符号引用转换为直接引用的过程。

    (2)事实上,解析操作往往会伴随着jvm在执行完初始化之后再执行

    (3)符号引用就是一组符号来描述所引用的目标。符号应用的字面量形式明确定义在《java虚拟机规范》的class文件格式中。直接引用就是直接指向目标的指针、相对偏移量或一个间接定位到目标的句柄。

    (4)解析动作主要针对类或接口、字段、类方法、接口方法、方法类型等。对应常量池中的CONSTANT_Class_info/CONSTANT_Fieldref_info、CONSTANT_Methodref_info等。

 

  3.Initialization(初始化)环节

初始化阶段就是执行类构造器方法clinit()的过程。

此方法不需要定义,是javac编译器自动收集类中的所有类变量的赋值动作和静态代码块中的语句合并而来。

构造器方法中指令按语句在源文件中的出现的顺序执行。

Clinit不同于类的构造器(构造器是虚拟机视角下的init())

若该类有父类,jvm会保证子类的clinit()执行前,父类的clinit()已经执行完毕

虚拟机必须保证一个类的clinit()在多线程下被同步加载。

例子:

jvm入门及理解(二)——类加载器子系统

 

 

Number的值会先在prepare环节赋值为0,然后在initialzation环节先赋值为20,再赋值为10。

 四、类加载器的分类

 

VM支持两种类型的加载器,分别为引导类加载器(BootStrap ClassLoader)和自定义类加载器(User-Defined ClassLoader)

从概念上来讲,自定义类加载器一般指的是程序中由开发人员自定义的一类类加载器,但是java虚拟机规范却没有这么定义,而是将所有派生于抽象类ClassLoader的类加载器都划分为自定义类加载器。

  自定义类与核心类库的加载器:

对于用户自定义类来说:使用系统类加载器AppClassLoader进行加载

java核心类库都是使用引导类加载器BootStrapClassLoader加载的

  虚拟机自带的加载器:

  1)         启动类加载器(引导类加载器,BootStrap ClassLoader)

这个类加载使用C/C++语言实现的,嵌套在JVM内部

它用来加载java的核心库(JAVA_HOME/jre/lib/rt.jar/resources.jar或sun.boot.class.path路径下的内容),用于提供JVM自身需要的类

不继承自java.lang.ClassLoader,没有父加载器

加载拓展类和应用程序类加载器,并指定为他们的父加载器

处于安全考虑,BootStrap启动类加载器只加载包名为java、javax、sun等开头的类

 

  2)         拓展类加载器(Extension ClassLoader)

java语言编写 ,由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现。

派生于ClassLoader

父类加载器为启动类加载器

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