一个Java类从编码到最终完成执行,主要包括两个过程,编译、运行。

编译:将我们写好的.java文件通过Javac命令编译成.class文件。

运行:把编译生成的.class文件交由JVM执行。

Jvm运行class类的时候,并不是一次性将所有的类都加载到,内存中,而是用到哪个就加载哪个,并且只加载一次。

类的生命周期:加载、链接(验证、准备、解析)、初始化、使用、卸载。

class java 加载主类 java class加载顺序_加载器

加载:

加载是类加载过程的一个阶段,这两个概念一定不要混淆。在加载阶段, 虚拟机需要完成以下三件事情:

(1)Java虚拟机将.class文件读入内存,并为之创建一个Class对象。

(2)任何类被使用时系统都会为其创建一个且仅有一个Class对象。

(3)这个Class对象描述了这个类创建出来的对象的所有信息,比如有哪些构造方法,都有哪些成员方法,都有哪些成员变量等。

链接:

(1)验证:确保.CLass文件字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求。不会危害的自身安全。Eg:这个类的父类是否继承了不允许被继承的类(被finaI修饰的类)

(2)准备:准备阶段正式为类变量分配内存以及为类变量设置初始值。注意:这时分配内存的仅仅包括类变量(被static修饰的变量)不包括实例变量,实例变量会再对象实例初始化时分配内存。这里所说的初始值“通常情况”下是数据类型的零值。

(3)解析:将方法区中的字符引用转换成直接引用

初始化:

对静态的变量(static)进行赋值,包括初始化代码块。

类的加载时机:

创建类的实例也就是new一个对象。

访问某个类的或接口的静态变量 或者给静态变量赋值、

调用某个类的静态方法

反射(Class.forName(“com.sgd.test”))

初始化一个类的子类(首先会初始化父类)

JVM启动时标明的启动类,即文件名和类名相同的那个类

除此之外,下面几种情形需要特别指出:

对于一个final类型的静态变量,如果该变量的值在编译时就可以确定下来,那么这个变量相当于“宏变量”。Java编译器会在编译时直接把这个变量出现的地方替换成它的值,因此即使程序使用该静态变量,也不会导致该类的初始化。反之,如果final类型的静态Field的值不能在编译时确定下来,则必须等到运行时才可以确定该变量的值,如果通过该类来访问它的静态变量,则会导致该类被初始化。

类成员的加载顺序图

class java 加载主类 java class加载顺序_java 类加载的顺序_02

类加载器

类加载器负责加载所有的类,其为所有被载入内存中的类生成一个java.lang.Class实例对象。一旦一个类被加载如JVM中,同一个类就不会被再次载入了。正如一个对象有一个唯一的标识一样,一个载入JVM的类也有一个唯一的标识。在Java中,一个类用其全限定类名(包括包名和类名)作为标识;但在JVM中,一个类用其全限定类名和其类加载器作为其唯一标识。例如,如果在pg的包中有一个名为Person的类,被类加载器ClassLoader的实例kl负责加载,则该Person类对应的Class对象在JVM中表示为(Person.pg.kl)。这意味着两个类加载器加载的同名类:(Person.pg.kl)和(Person.pg.kl2)是不同的、它们所加载的类也是完全不同、互不兼容的。

JVM预定义有三种类加载器,当一个 JVM启动的时候,Java开始使用如下三种类加载器:

1)根类加载器(bootstrap class loader):它用来加载 Java 的核心类,是用原生代码来实现的,并不继承自 java.lang.ClassLoader(负责加载$JAVA_HOME中jre/lib/rt.jar里所有的class,由C++实现,不是ClassLoader子类)。由于引导类加载器涉及到虚拟机本地实现细节,开发者无法直接获取到启动类加载器的引用,所以不允许直接通过引用进行操作。

下面程序可以获得根类加载器所加载的核心类库,并会看到本机安装的Java环境变量指定的jdk中提供的核心jar包路径:

public class ClassLoaderTest {
public static void main(String[] args) {
URL[] urls = sun.misc.Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs();
for(URL url : urls){
System.out.println(url.toExternalForm());
}
}
}

运行结果:

class java 加载主类 java class加载顺序_java 类加载的顺序_03

2)扩展类加载器(extensions class loader):它负责加载JRE的扩展目录,lib/ext或者由java.ext.dirs系统属性指定的目录中的JAR包的类。由Java语言实现,父类加载器为null。

3)系统类加载器(system class loader):被称为系统(也称为应用)类加载器,它负责在JVM启动时加载来自Java命令的-classpath选项、java.class.path系统属性,或者CLASSPATH换将变量所指定的JAR包和类路径。程序可以通过ClassLoader的静态方法getSystemClassLoader()来获取系统类加载器。如果没有特别指定,则用户自定义的类加载器都以此类加载器作为父加载器。由Java语言实现,父类加载器为ExtClassLoader。

类加载器加载Class大致要经过如下8个步骤:

检测此Class是否载入过,即在缓冲区中是否有此Class,如果有直接进入第8步,否则进入第2步。

如果没有父类加载器,则要么Parent是根类加载器,要么本身就是根类加载器,则跳到第4步,如果父类加载器存在,则进入第3步。

请求使用父类加载器去载入目标类,如果载入成功则跳至第8步,否则接着执行第5步。

请求使用根类加载器去载入目标类,如果载入成功则跳至第8步,否则跳至第7步。

当前类加载器尝试寻找Class文件,如果找到则执行第6步,如果找不到则执行第7步。

从文件中载入Class,成功后跳至第8步。

抛出ClassNotFountException异常。

返回对应的java.lang.Class对象。

类加载机制:

1.JVM的类加载机制主要有如下3种。

全盘负责:所谓全盘负责,就是当一个类加载器负责加载某个Class时,该Class所依赖和引用其他Class也将由该类加载器负责载入,除非显示使用另外一个类加载器来载入。

双亲委派:所谓的双亲委派,则是先让父类加载器试图加载该Class,只有在父类加载器无法加载该类时才尝试从自己的类路径中加载该类。通俗的讲,就是某个特定的类加载器在接到加载类的请求时,首先将加载任务委托给父加载器,依次递归,如果父加载器可以完成类加载任务,就成功返回;只有父加载器无法完成此加载任务时,才自己去加载。

缓存机制。缓存机制将会保证所有加载过的Class都会被缓存,当程序中需要使用某个Class时,类加载器先从缓存区中搜寻该Class,只有当缓存区中不存在该Class对象时,系统才会读取该类对应的二进制数据,并将其转换成Class对象,存入缓冲区中。这就是为很么修改了Class后,必须重新启动JVM,程序所做的修改才会生效的原因。

双亲委派机制

这里说明一下双亲委派机制:

class java 加载主类 java class加载顺序_class java 加载主类_04

双亲委派机制,其工作原理的是,如果一个类加载器收到了类加载请求,它并不会自己先去加载,而是把这个请求委托给父类的加载器去执行,如果父类加载器还存在其父类加载器,则进一步向上委托,依次递归,请求最终将到达顶层的启动类加载器,如果父类加载器可以完成类加载任务,就成功返回,倘若父类加载器无法完成此加载任务,子加载器才会尝试自己去加载,这就是双亲委派模式,即每个儿子都很懒,每次有活就丢给父亲去干,直到父亲说这件事我也干不了时,儿子自己才想办法去完成。

双亲委派机制的优势:采用双亲委派模式的是好处是Java类随着它的类加载器一起具备了一种带有优先级的层次关系,通过这种层级关可以避免类的重复加载,当父亲已经加载了该类时,就没有必要子ClassLoader再加载一次。其次是考虑到安全因素,java核心api中定义类型不会被随意替换,假设通过网络传递一个名为java.lang.Integer的类,通过双亲委托模式传递到启动类加载器,而启动类加载器在核心Java API发现这个名字的类,发现该类已被加载,并不会重新加载网络传递的过来的java.lang.Integer,而直接返回已加载过的Integer.class,这样便可以防止核心API库被随意篡改。

class java 加载主类 java class加载顺序_class java 加载主类_05

常见问题:自定义一个java.lang.Integer会不会加载?答案:不会,因为按照双亲委派机制,先委托根类和扩展类去加载类。所以会先加载jdk包下的Integer类。