jvm1带你探索JVM底层之类加载

类加载器子系统分两节课讲解:类加载、类加载器

本节课深入讲解类加载,分四PA来讲。

课堂上会有操作实战

klass模型

Java的每个类,在JVM中,都有一个对应的Klass类实例与之对应,存储类的元信息如:常量池、属性信息、方法信息……

看下klass模型类的继承结构

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从继承关系上也能看出来,类的元信息是存储在原空间的

普通的Java类在JVM中对应的是instanceKlass类的实例,再来说下它的三个字类

  1. InstanceMirrorKlass:用于表示java.lang.Class,Java代码中获取到的Class对象,实际上就是这个C++类的实例,存储在堆区,学名镜像类

  2. InstanceRefKlass:用于表示java/lang/ref/Reference类的子类

  3. InstanceClassLoaderKlass:用于遍历某个加载器加载的类

Java中的数组不是静态数据类型,是动态数据类型,即是运行期生成的,Java数组的元信息用ArrayKlass的子类来表示:

  1. TypeArrayKlass:用于表示基本类型的数组
  2. ObjArrayKlass:用于表示引用类型的数组

类加载的过程

类加载由7个步骤完成,看图

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加载

1、通过类的全限定名获取存储该类的class文件(没有指明必须从哪获取)

2、解析成运行时数据,即instanceKlass实例,存放在方法区

3、在堆区生成该类的Class对象,即instanceMirrorKlass实例

程序随便你怎么写,随便你用什么语言,只要能达到这个效果即可

就是说你可以改写openjdk源码,你写的程序能达到这三个效果即可


何时加载

主动使用时

1、new、getstatic、putstatic、invokestatic

2、反射

3、初始化一个类的子类会去加载其父类

4、启动类(main函数所在类)

5、当使用jdk1.7动态语言支持时,如果一个java.lang.invoke.MethodHandle实例最后的解析结果REF_getstatic,REF_putstatic,REF_invokeStatic的方法句柄,并且这个方法句柄所对应的类没有进行初始化,则需要先出触发其初始化

预加载:包装类、String、Thread


因为没有指明必须从哪获取class文件,脑洞大开的工程师们开发了这些

1、从压缩包中读取,如jar、war

2、从网络中获取,如Web Applet

3、动态生成,如动态代理、CGLIB

4、由其他文件生成,如JSP

5、从数据库读取

6、从加密文件中读取

验证

1、文件格式验证

2、元数据验证

3、字节码验证

4、符号引用验证

准备

为静态变量分配内存、赋初值

实例变量是在创建对象的时候完成赋值的,没有赋初值一说

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如果被final修饰,在编译的时候会给属性添加ConstantValue属性,准备阶段直接完成赋值,即没有赋初值这一步

解析

将常量池中的符号引用转为直接引用

解析后的信息存储在ConstantPoolCache类实例中

1、类或接口的解析

2、字段解析

3、方法解析

4、接口方法解析


何时解析

思路:

1、加载阶段解析常量池时

2、用的时候

openjdk是第二种思路,在执行特定的字节码指令之前进行解析:

anewarray、checkcast、getfield、getstatic、instanceof、invokedynamic、invokeinterface、invokespecial、invokestatic、invokevirtual、ldc、ldc_w、ldc2_w、multianewarray、new、putfield

初始化

执行静态代码块,完成静态变量的赋值

静态字段、静态代码段,字节码层面会生成clinit方法

方法中语句的先后顺序与代码的编写顺序相关