【JVM】類的生命周期

1. 生命周期概述

類的生命周期分為5/7個(gè)階段：

1. 加載(Loading)
2. 連接(Linking)
   • 驗(yàn)證
   • 準(zhǔn)備
   • 解析
3. 初始化(Initialization)
4. 使用(Using)
5. 卸載(Unloading)

---

2. 加載階段

1. 加載(Loading)階段第一步是類加載器根據(jù)類的全限定名通過不同的渠道以二進(jìn)制流的方式獲取字節(jié)碼信息。
2. 類加載器在加載完類之后，Java虛擬機(jī)會將字節(jié)碼中的信息保存到方法區(qū)中。
3. 生成一個(gè)InstanceKlass對象，保存類的所有信息，里邊還包括實(shí)現(xiàn)特定功能比如多態(tài)的信息。

4. 同時(shí)，Java虛擬機(jī)還會在堆中生成一份與方法區(qū)中數(shù)據(jù)類似的java.lang.Class對象。作用是在Java代碼中去獲取類的信息以及存儲靜態(tài)字段的數(shù)據(jù)(jdk8及之后)

對于開發(fā)者來說，只需要訪問堆中的Class對象而不需要訪問方法區(qū)中所有信息。這樣Java虛擬機(jī)就能很好地控制開發(fā)者訪問數(shù)據(jù)的范圍。

---

3. 連接階段

連接階段可以分為三個(gè)小階段：

1. 驗(yàn)證：驗(yàn)證內(nèi)容是否滿足《Java虛擬機(jī)規(guī)范》
2. 準(zhǔn)備：給靜態(tài)變量賦初值
3. 解析：將常量池中的符號引用替換成指向內(nèi)存的直接引用

---

3.1 驗(yàn)證

連接(Linking)階段的第一個(gè)環(huán)節(jié)就是驗(yàn)證。驗(yàn)證的主要目的是檢測Java字節(jié)碼文件是否遵守了《Java虛擬機(jī)規(guī)范》中的約束。

主要包括4個(gè)部分(具體詳見 《Java虛擬機(jī)規(guī)范》)：

1. 文件格式驗(yàn)證：比如檢測字節(jié)碼文件是否以 CAFEBABE 開頭，主次版本號是否滿足當(dāng)前Java虛擬機(jī)版本要求。

2. 元信息驗(yàn)證：比如類必須有父類(super不能為空)。

   

3. 驗(yàn)證程序執(zhí)行指令的語義：比如方法內(nèi)的指令執(zhí)行中跳轉(zhuǎn)到不正確的位置。

   

4. 符號引用驗(yàn)證：比如是否訪問了其他類中private的方法等。

---

3.2 準(zhǔn)備

準(zhǔn)備階段為靜態(tài)變量分配內(nèi)存并設(shè)置初始值，每一種基本數(shù)據(jù)類型和引用數(shù)據(jù)類型都有其初始值。

final 關(guān)鍵字修飾的基本數(shù)據(jù)類型的靜態(tài)變量，在準(zhǔn)備階段直接會將代碼中的值進(jìn)行賦值。

---

3.3 解析

解析階段主要是將常量池中的符號引用替換為直接引用。符號引用就是在字節(jié)碼文件中使用編號來訪問常量池中的內(nèi)容。

---

4. 初始化階段

• 初始化階段會執(zhí)行靜態(tài)代碼塊中的代碼，并為靜態(tài)變量賦值。
• 初始化階段會執(zhí)行字節(jié)碼文件中 clinit 部分的字節(jié)碼指令。

我們發(fā)現(xiàn)，將靜態(tài)代碼塊和靜態(tài)變量的相對位置發(fā)生變化時(shí)，字節(jié)碼指令的位置也會發(fā)生變化。也就是說clinit方法中的執(zhí)行順序與Java中編寫的順序是一致的。

---

4.1 觸發(fā)初始化的方式

以下有幾種方式會導(dǎo)致類的初始化：

1. 訪問一個(gè)類的靜態(tài)變量或者靜態(tài)方法。注意變量是final修飾的并且等號右邊是常量則不會觸發(fā)初始化。

   public static final value = 1;//不會觸發(fā)初始化，因?yàn)樵谶B接(準(zhǔn)備)階段就已經(jīng)賦值了。
   

2. 調(diào)用 Class.forName(String className) 。

3. new一個(gè)該類的對象。

4. 執(zhí)行main方法的當(dāng)前類。

注：添加 -XX:+TraceClassLoading 參數(shù)可以打印出加載并初始化的類。

---

4.2 clinit不存在的情況

clinit指令在特定情況下不會出現(xiàn)：

1. 無靜態(tài)代碼塊且無靜態(tài)變量賦值語句。
2. 有靜態(tài)變量的聲明，但是沒有賦值語句。
3. 靜態(tài)變量的定義使用 final 關(guān)鍵字，這類變量會在準(zhǔn)備階段直接進(jìn)行初始化。

---

4.3 多個(gè)類的初始化

• 直接訪問父類的靜態(tài)變量，不會觸發(fā)子類的初始化。
• 子類的初始化 clinit 調(diào)用之前，會先調(diào)用父類的 clinit 初始化方法。

---

5. 總結(jié)

類的生命周期分為5個(gè)階段：

1. 加載：根據(jù)類的全限定名把字節(jié)碼文件的內(nèi)容加載并轉(zhuǎn)換成合適的數(shù)據(jù)放入內(nèi)存種種那個(gè)，存放在方法區(qū)和堆上。
2. 連接：
   • 驗(yàn)證：魔數(shù)，版本號等驗(yàn)證，一般不需要程序員關(guān)注。
   • 準(zhǔn)備：為靜態(tài)變量分配內(nèi)存并設(shè)置初始值。
   • 解析：將常量池中的符號引用(編號)替換為直接引用(內(nèi)存地址)
3. 初始化：執(zhí)行靜態(tài)代碼塊和靜態(tài)變量的賦值。
4. 使用
5. 卸載

注意要點(diǎn)：

1. 靜態(tài)變量使用 final 關(guān)鍵字修飾時(shí)，賦值操作在準(zhǔn)備階段就完成了。
2. 直接訪問父類的靜態(tài)變量不會觸發(fā)子類的初始化。
3. 在子類的初始化 clinit 調(diào)用之前會先調(diào)用父類的 clinit 初始化方法。
4. 添加 -XX:+TraceClassLoading 參數(shù)可以在控制臺打印出加載并初始化的類