虛擬機把描述的類的數據從class文件加載到內存後,並對數據進行校驗,轉換解析和初始化,最終形成可以被虛擬機直接使用的Java類型,這就是虛擬機的類加載機制。
類被加載到虛擬機內存開始,到卸載出內存為止。它的整個生命周期包括:類加載(Loading),驗證(Verification),准備(Preparation),解析(Resolution),初始化(Initialization),使用(Using)和卸載(Unloading)7個階段。其中驗證,准備,解析3個部分統稱為連接(Linking)。
虛擬機規范嚴格規定了有且僅有5種情況必須立即對類進行“初始化”:
一、加載
(1)在加載階段,虛擬機需要完成以下3件事:
(2)數組類本身不通過類加載器創建,他是由Java虛擬機直接創建的。
一個數組類創建過程遵循以下規則:
二、驗證
驗證是連接階段的第一步,這一階段的目的是為了確保class文件的字節流包含的信息符合當前虛擬機的要求,並且不會危害虛擬機本省的安全。
驗證階段大致上會完成以下4個階段的檢驗動作:文件格式驗證、元數據驗證、字節碼驗證、符號引用驗證
(1 ) 文件格式驗證
(2 ) 元數據驗證
(3 ) 字節碼驗證
(4 ) 符號引用驗證
三、准備
准備階段是正式為類變量 分配內存並設置類變量初始值的階段,這些變量所使用的內存將在方法區中進行分配。
四、解析
(1)解析階段是虛擬機將常量池內的符號引用替換為直接引用的過程。
(2)虛擬機規范中並未規定解析階段發生的具體時間,只要求了執行anewarray,checkcast,getfield,getstatic,instanceof,invokedynamic,invokeinterface,invokespecial,invokestatic,invokevirtual,ldc,ldc_w,multianewarray,new,putField和putstatic這16個用於操作符號引用的字節碼指令之前,先過它們所使用的符號引用進行解析。
(3)解析動作主要針對類或接口,字段,類方法,接口方法,方法類型,方法句柄和調用點限定符7類符號引用進行。
(4)類或接口的解析
虛擬機完成整個解析的過程需要以下3個步驟
1)如果c不是一個數組類型,那虛擬機將會把代表N的全限定名傳遞給D的類加載器去加載這個類C。在加載過程中,由於元數據驗證,字節碼驗證的需要,又可能觸發其他相關的類的加載動作。
2)如果C是一個數組類型,並且數組的元素類型為對象,那將會按以上的規則加載數組類型。如果N的描述符如前面所假設的形式,需要加載元素的類型,接著由虛擬機生成一個代表此數組維度和元素的數組對象。
3)如果上面的步驟沒有出現任何異常,那麼C在虛擬機中實際上已經成為一個有效的類或接口了,但在解析完成之後還要進行符號引用驗證,確認D是否是具備對C的訪問權限。
(5)字段解析
(6)類方法解析
(7)接口方法解析
五、初始化
一、類與類加載器
對於任意一個類,需要由加載它的加載器和這個類本身一同確立其在Java虛擬機中的唯一性,每一個類加載器,都擁有一個獨立的類名稱空間。
二、雙親委派模型
(1)從Java虛擬機的角度來講,只存在兩種不同的類加載器:一種是啟動類加載器(Bootstrap Class ClassLoader),這個類加載器使用C++語言實現是Java虛擬機自動的一部分;另一種就是所有其他的類加載器,這些類加載器都由Java語言實現,獨立於虛擬機外部,並且全都是繼承自抽象類java.lang.classLoader.
(2)細分:啟動類加載器(Bootstrap ClassLoader)
擴展類加載器(Extension ClassLoadert)
應用程序類加載器(Application ClassLoader)[系統類加載器]
(3)雙親委派模型工作過程:
如果一個類加載器收到了類加載器的請求,它首先不會自己去嘗試加載這個類,而是把這個請求委派給父類加載器去完成,每一個層次的類加載器都是如此,因此所有的加載請求最終都應該傳送到頂層類加載器中只有當父類加載器反饋自己無法完成這個類加載請求時,子類加載器才會嘗試自己去加載。