4、同时,Java虚拟机还会在堆中生成一份与方法区中数据类似的java.lang.Class对象。
作用是在Java代码中去获取类的信息以及存储静态字段的数据(JDK8及之后)。
对于开发者来说,只需要访问堆中的Class对象而不需要访问方法区中所有信息。
这样Java虚拟机就能很好地控制开发者访问数据的范围。
查看内存中的对象
推荐使用
JDK自带的hsdb
工具查看Java虚拟机内存信息。工具位于JDK安装目录下lib文件夹中的sa-jdi.jar中。
启动命令:java -cp sa-jdi.jar sun.jvm.hotspot.HSDB
三、连接阶段
3.1、验证
连接阶段之验证
连接(Linking)阶段的第一个环节是验证,验证的主要目的是检测Java字节码文件是否遵守了《Java虚拟机规 范》中的约束。
这个阶段一般不需要程序员参与。
主要包含如下四部分,具体详见《Java虚拟机规范》:
1.文件格式验证,比如文件是否以0xCAFEBABE开头,主次版本号是否满足当前Java虚拟机版本要求。例如:
主版本号不能高于运行环境主版本号,如果主版本号相等,副版本号也不能超过。
2.元信息验证,例如类必须有父类(super不能为空)。
3.验证程序执行指令的语义,比如方法内的指令执行中跳转到不正确的位置。
4.符号引用验证,例如是否访问了其他类中private的方法等。
3.2、准备
连接阶段之准备
准备阶段为静态变量(static)分配内存并设置初始值。
注意:本文涉及到的内存结构只讨论JDK8及之后的版本
准备阶段只会给静态变量赋初始值,而每一种基本数据类型和引用数据类型都有其初始值。
final修饰的基本数据类型的静态变量,准备阶段直接会将代码中的值进行赋值
3.3、解析
连接阶段之解析
解析阶段主要是将常量池中的符号引用替换为直接引用。
符号引用就是在字节码文件中使用编号来访问常量池中的内容
直接引用不在使用编号,而是使用内存中地址进行访问具体的数据
四、初始化阶段
初始化阶段会执行
静态代码块中的代码
,并
为静态变量赋值
。
初始化阶段会执行字节码文件中
clinit
部分的字节码指令
以下几种方式会导致类的初始化:
1.访问一个类的静态变量或者静态方法,注意变量是final修饰的并且等号右边是常量不会触发初始化。
2.调用Class.forName(String className)。
3.new一个该类的对象时。
4.执行Main方法的当前类。
添加-XX:+TraceClassLoading 参数可以打印出加载并初始化的类
clinit指令在特定情况下不会出现,比如:如下几种情况是不会进行初始化指令执行的。
1.无静态代码块且无静态变量赋值语句。
2.有静态变量的声明,但是没有赋值语句。
3.静态变量的定义使用final关键字,这类变量会在准备阶段直接进行初始化。
直接访问父类的静态变量,不会触发子类的初始化。
子类的初始化clinit调用之前,会先调用父类的clinit初始化方法。
五、类加载器
什么是类加载器?
类加载器(ClassLoader)是Java虚拟机提供给应用程序去实现获取类和接口字节码数据的技术。类加载器只参与加载过程中的字节码获取并加载到内存这一部分。
类加载器的分类
类加载器分为两类,一类是Java代码中实现的,一类是Java虚拟机底层源码实现的。
类加载器的设计JDK8和8之后的版本差别较大,
JDK8及之前的版本中默认的类加载器有如下几种:
类加载器的详细信息可以通过classloader命令查看:
classloader - 查看 classloader 的继承树,urls,类加载信息,使用 classloader 去 getResource
启动类加载器
启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)是由Hotspot虚拟机提供的、使用C++编写的类加载器。
默认加载Java安装目录/jre/lib下的类文件,比如rt.jar, tools.jar,resources.jar等。
扩展类加载器和应用程序类加载器都是JDK中提供的、使用Java编写的类加载器。
它们的源码都位于sun.misc.Launcher中,是一个静态内部类。继承自URLClassLoader。具备通过目录 或者指定jar包将字节码文件加载到内存中。
扩展类加载器(Extension Class Loader)是JDK中提供的、 使用Java编写的类加载器。
默认加载Java安装目录/jre/lib/ext下的类文件
Arthas中类加载器相关的功能
类加载器的加载路径可以通过classloader –c hash值 查看:
六、双亲委派机制
在Java中如何使用代码的方式去主动加载一个类呢?
方式1:使用Class.forName方法,使用当前类的类加载器去加载指定的类。
方式2:获取到类加载器,通过类加载器的loadClass方法指定某个类加载器加载。
在Idea中测试下面的案例:
类加载器的双亲委派机制
每个Java实现的类加载器中保存了一个成员变量叫“父”(Parent)类加载器,可以理解为它的上级, 并不是继承关系。
应用程序类加载器的parent父类加载器是扩展类加载器,而扩展类加载器的parent是空。
启动类加载器使用C++编写,没有上级类加载器。
在类加载的过程中,每个类加载器都会先检查是否已经加载了该类,如果已经加载则直接返回,否则会 将加载请求委派给父类加载器。
如果类加载的
parent
为
null
,则会提交给启动类加载器处理。
如果所有的父类加载器都无法加载该类,则由当前类加载器自己尝试加载。所以看上去是自顶向下尝试加载。
第二次再去加载相同的类,仍然会向上进行委派,如果某个类加载器加载过就会直接返回。
双亲委派机制指的是:
自底向上查找是否加载过,再由顶向下进行加载
。
双亲委派机制——解决三个问题
1、重复的类:如果一个类重复出现在三个类加载器的加载位置,应该由谁来加载?
启动类加载器加载,根据双亲委派机制,它的优先级是最高的
2、String类能覆盖吗:在自己的项目中去创建一个java.lang.string类,会被加载吗?
不能,会交由启动类加载器加载在rt.jar包中的string类
3、类加载器的关系:这几个类加载器彼此之间存在关系吗?
应用类加载器的父类加载器是扩展类加载器,扩展类加载器没有父类加载器,但是会委派给启 动类加载器加载
双亲委派机制有什么用?
1、保证类加载的安全性
通过双亲委派机制,让顶层的类加载器去加载核心类,避免恶意代码替换JDK中的核心类库,比如
java.lang.string,确保核心类库的完整性和安全性。
2、避免重复加载
双亲委派机制可以避免同一个类被多次加载,上层的类加载器如果加载过类,就会直接返回该类,避免重复加载。
1.
保证类加载的安全性
七、卸载
1、此类所有实例对象都已经被回收,在堆中不存在任何该类的实例对象以及子类对象。
2、加载该类的类加载器已经被回收。
3、该类对应的 java.lang.Class 对象没有在任何地方被引用。