1.类加载器
Java虚拟机的类加载过程是由类加载器(ClassLoader)来实现的。类加载器负责将类装载到内存中,并为其创建一个Class对象。Java虚拟机定义了三种类加载器,分别为Bootstrap ClassLoader、Extension ClassLoader、System ClassLoader,它们按照层次关系进行组织,而且每个类加载器都有自己独立的命名空间,保证了不同类加载器之间的隔离性。
2. 加载阶段
类加载过程的第一阶段是加载(Loading),即通过类加载器读取.class文件中的二进制字节流,并将其转换成Java虚拟机中的Class对象。在这个阶段,Java虚拟机将会检查类文件的格式、语义等内容,确保其符合Java规范,否则将抛出ClassFormatError等异常。
3. 验证阶段
在加载完成后,Java虚拟机会对类进行验证(Verification),以确保它的字节码是正确、安全且符合规范的。这个阶段主要有四种验证方式:文件格式验证、元数据验证、字节码验证和符号引用验证。
4. 准备阶段
在验证通过后,Java虚拟机会为类分配内存空间,并进行默认初始化(Prepare),即将类变量分配内存并初始化为二进制零值。这个过程中不会涉及任何Java代码执行,只是简单地为类变量赋予一些初始值。
5. 解析阶段
解析(Resolution)是Java虚拟机将符号引用替换为直接引用的过程。在Java程序中,调用方法或访问对象时通常使用符号引用,需要在运行时将其解析成直接引用才能执行相应的操作。
6. 初始化阶段
当类被加载并初始化后,Java虚拟机会执行其静态初始化器(clinit)中的Java代码。静态初始化器包含了对类中所有静态变量进行赋值操作的Java代码块,它们按照类定义时的顺序依次执行。如果在静态初始化器中发生异常,则该类将被视为无法正确初始化,不允许被使用。
类加载过程总结
Java类加载过程是一个复杂的过程,它涉及到类加载器、运行时数据区等多个方面,并且在不同的阶段都需要完成各种任务,如文件格式验证、元数据验证、符号引用解析等。了解这些过程可以帮助Java开发者更好地理解Java虚拟机的内部实现机制,从而编写出更加高效和优秀的Java代码。
问题:
Q: Java中有哪些类加载器?
A: Java中有三种类加载器:Bootstrap ClassLoader()、Extension ClassLoader和Application ClassLoader。
1)Bootstrap ClassLoader(启动类加载器):由C++编写,负责加载Java运行环境(JRE)核心库,例如java.lang包等。它是JVM的内置类加载器,在JVM启动时就会被初始化。
2)Extension ClassLoader(扩展类加载器):用来加载Java扩展库,位于JRE的/lib/ext目录下,或者通过java.ext.dirs系统变量指定的其他目录中。
3)Application ClassLoader(应用程序类加载器):用来加载应用程序路径上的类,也称为系统类加载器。它是ClassLoader类的子类,通常是由Java应用程序创建的默认类加载器。
Q: 类加载器的双亲委派模型是什么?
A: 类加载器的双亲委派模型是指当一个类加载器需要加载一个类时,它首先会将这个任务委托给它的父类加载器去完成,如果父类加载器无法加载,则再由自己来尝试加载。
Q: 如何打破类加载器的双亲委派模型?
A: 可以使用线程上下文类加载器(Thread Context ClassLoader)来打破类加载器的双亲委派模型。
Q: 类加载器的缓存机制是什么?
A: 类加载器的缓存机制是指当一个类被某个类加载器加载后,该类及其依赖的类将被缓存到该类加载器中,以供后续使用。
Q: 如何自定义类加载器?
A: 可以通过继承ClassLoader类并重写findClass()方法来自定义类加载器。通常情况下,自定义类加载器会从指定的路径或者网络地址上加载字节码文件。
Q: 什么是热部署(HotSwap)?怎样实现Java代码的热部署?
A: 热部署是指在不停止Java应用程序的情况下,动态地替换或更新Java类或资源文件。实现Java代码的热部署可以使用一些工具,如JRebel、DCEVM等。这些工具通常通过改变类加载器的行为,使得修改后的Java类能够被重新加载到JVM中。
public class ParentClass { public ParentClass() { System.out.println("我是父构造器"); } static { System.out.println("我是父静态代码块1"); } static { System.out.println("我是父静态代码块2"); } { System.out.println("我是父代码块1"); } private int p1 = getValue(); { System.out.println("我是父代码块2"); } private int getValue() { System.out.println("我是父成员变量p1"); return 1; } private static int getValue2() { System.out.println("我是父静态成员变量p2"); return 1; } private static int p2 = getValue2(); }
public class ChildClass extends ParentClass { private int c1 = getValue(); private static int c2 = getValue2(); public ChildClass() { System.out.println("我是子构造器"); } static { System.out.println("我是子静态代码块1"); } static { System.out.println("我是子静态代码块2"); } { System.out.println("我是子代码块1"); } { System.out.println("我是子代码块2"); } private int getValue() { System.out.println("我是子成员变量c1"); return 1; } private static int getValue2() { System.out.println("我是子静态成员变量c2"); return 1; } public static void main(String[] args) { ChildClass childClass = new ChildClass(); } }
我是父静态代码块1 我是父静态代码块2 我是父静态成员变量p2 我是子静态成员变量c2 我是子静态代码块1 我是子静态代码块2 我是父代码块1 我是父成员变量p1 我是父代码块2 我是父构造器 我是子成员变量c1 我是子代码块1 我是子代码块2 我是子构造器
结论:
先执行父类的静态变量、代码块(哪个在前哪个先执行)---> 再执行子类的静态变量、代码块(哪个在前哪个先执行)
--->再执行父类的普通变量、代码块(哪个在前哪个先执行)--->再执行父类的构造器
--->再执行子类的普通变量、代码块(哪个在前哪个先执行)--->再执行子类的构造器
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