Class文件加载过程

 

JVM系列笔记目录

  • 虚拟机的基础概念

  • class文件结构

  • class文件加载过程

  • jvm内存模型

  • JVM常用指令

  • GC与调优

Class文件加载过程

JVM加载Class文件主要分3个过程:Loading 、Linking、Initialzing

1.Loading

Loading的过程就是通过类加载器将 .class 文件加载到jvm内存中过程。需要理解双亲委派机制、类加载器ClassLoader,加载过程如下。

Class文件加载过程

#### ClassLoader

不同的类加载器加载范围不一样,以Java8中的为例。

sun.boot.class.paht
java.ext.dirs
java.class.path

前三个加载器来自JDK的Launcher类,三个ClassLoader作为Launcher的内部类,感兴趣可以查看下源码。

Class文件加载过程

开发者也可以自定义的ClassLoader,自定义记载范围。

双亲委派机制

自底向上检查该类是否已经加载,parent方向;自顶向下进行类的实际查找和加载,child方向。

类的加载遵循双亲委派机制,主要是出于安全的考虑。双亲委派机制是如何实现的,下面源码会解释。

Class文件加载过程

注意:双亲委派中存在所谓的父加载器并不是加载器的加载器,只是翻译的问题,别混淆了类的继承概念。

ClassLoader源码

Class文件加载过程

ClassLoader源码中比较重要的一个函数是 loadClass() ,执行过程是: findLoadedClass() -> parrent.loadClass() -> findClass() ,第一步是自底向上查询是否已经加载,第二步是自顶向下查找加载类。这里就规定或是说实现了双亲委派机制。详细见 ClassLoader 的源码。

自定义ClassLoader

如何自定义ClassLoader?可以继承ClassLoader类,重新自己的 findClass() ,在里面调用 defineClass() 来实现自定义加载特定范围的类。

如何打破双亲委派机制,哪种情形下打破过?

从上面的ClassLoader源码中大概能看出是如何实现了双亲委派机制的,从这入手可以通过2种方式打破该机制:

loadClass()

何时打破过?双亲委派机制并不是不能打破,某些特殊场景下也会选择打破该机制。

loadClass()

Class执行方式

Class执行方式分为3种:解释执行、编译执行、混合执行,各有优缺点,可通过参数指定。

-Xint
-Xcomp
-Xmixed

热点代码监测:多次被调用的方法用方法计数器,多次被调用的循环用循环计数器,可通过参数 -XX:CompileThreshold = 10000 指定触发JIT编译的阈值。

2.Linking

Linking链接的过程分3个阶段:Vertification、Preparation、Resolution。

  • Vertification:验证Class文件是否符合JVM规定。

  • Preparation:给静态成员变量赋默认值

  • Resolution:将类、方法、属性等符号引用解释为直接引用;常量池中的各种符号引用解释为指针、偏移量等内存地址的直接引用

3. Initializing

调用初始化代码 clint ,给静态成员变量赋初始值。

这里可以了解下必须初始化的5种情况:

  • new getstatic putstatic invokestatic 指令,访问final变量除外

  • java.lang.reflect 对类进行反射调用时

  • 初始化子类的时候,父类必须初始化

  • 虚拟机启动时,被执行的主类必须初始化

  • 动态语言支持 java.lang.invoke.MethodHandler 解释的结果为 REF_getstatic REF_putstatic REF_invokestatic 的方法句柄时,该类必须初始化。

4.总结思考

设计模式中单例模式的双重检查的实现, INSTANCE 是否需要加 valatile ?

public class Mgr06 {
// 是否需要加volatile?
private static volatile Mgr06 INSTANCE;

private Mgr06() {
}

public static Mgr06 getInstance() {
if (INSTANCE == null) {
//双重检查
synchronized (Mgr06.class) {
if(INSTANCE == null) {
try {
Thread.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// new 了对象,不为null,但未完成变量的初始化复制,对象处于半初始化状 态,其它线程有可能取到半初始化的对象。
INSTANCE = new Mgr06();
}
}
}
return INSTANCE;
}
}

个人认为是需要加的。思考方向, class 文件load到内存,给静态变量赋默认值,再赋初始值,new 对象的时候,首先要申请内存空间,然后给成员变量赋默认值,接下来给成员变量赋初始值,这个过程中对象有可能处于半初始化状态,多线程并发下别的线程有可能取到半初始化的对象,加volatile可保证线程的可见性。


 

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