面试官:说一下类加载的过程(10张图解)

2023年 8月 28日 22.8k 0

加载

当我们要使用一个类的时候,要通过ClassLoader将类加载到内存中

「类加载阶段主要完成如下三件事情」

  • 通过全类名,获取类的二进制流
  • 解析类的二进制流为方法区内的数据结构
  • 创建一个java.lang.Class类的实例,表示该类型,作为方法区这个类的访问入口
  • 面试官:说一下类加载的过程(10张图解)

    「通过全类名,获取类的二进制流的方式有很多种」

  • 从zip压缩包中获取
  • 从网络中获取
  • 运行时计算生成,如动态代理技术
  • ...
  • 「对于非数组类型的加载阶段,即可以使用Java虚拟机内置的类加载器去完成,也可以使用用户自定义的类加载器去完成」

    链接

    「链接这个阶段主要分为3个部分,验证,准备,解析」

    验证

    「验证阶段主要是确保Class文件的格式正确,运行时不会危害虚拟机的安全」

    验证阶段的规则很多,但大致分为如下4个阶段面试官:说一下类加载的过程(10张图解)「具体详细的内容,我就不详细解释了,可以看《深入理解Java虚拟机》,本篇文章偏向于做一个总结,把握类加载的一个整体流程,而不对细节进行阐述」

    准备

    「准备阶段主要是为类的静态变量分配内存,并将其初始化为默认值」

    常见的数据类型的默认值如下

    数据类型 默认值
    byte (byte)0
    short (short)0
    int 0
    long 0L
    float 0.0f
    double 0.0d
    boolean false
    char 'u0000'
    reference null

    「如果类静态变量的字段属性表中存在ConstantValue属性,则直接执行赋值语句」

    那么什么情况下类静态变量的字段属性表中存在ConstantValue属性呢?

  • 类静态变量为基本数据类型,并且被final修饰
  • 类静态变量为String类型,被final修饰,并且以字面量的形式赋值
  • 为了方便查看Class文件的字节码,我在IDEA中下载了一个插件jclasslib Bytecode viewer,非常方便。用如下代码通过字节码的形式验证一下

    public class Person {

    private static int age = 10;
    private static final int length = 160;
    private static final String name = "name";
    private static final String loc = new String("loc");
    }

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    面试官:说一下类加载的过程(10张图解)「所以length和name属性在准备阶段就会赋值为ConstantValue指定的值」

    「那么age和loc属性会在哪个阶段赋值呢?是在初始化阶段,后面会详细介绍哈」面试官:说一下类加载的过程(10张图解)

    解析

    「将类,接口,字段和方法的符号引用(在常量池中)转为直接引用」符号引用:用一组符号来描述所引用的目标
    直接引用;直接指向指向目标的指针

    加入我写了一个如下的类

    public class Student {

    private String name;
    private int age;

    public String getName() {
    return this.name;
    }
    }

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    面试官:说一下类加载的过程(10张图解)以字段为例,name和age对应的对象并不是直接指向内存地址,而是用字符串来进行描述(即符号引用)。解析阶段就是将这些描述转为直接指向目标的指针(即直接引用)

    初始化

    「执行类静态成员变量赋值语句和静态代码块中的语句」

    面试官:说一下类加载的过程(10张图解)

    我们把上面的Student代码改成如下形式

    public class Student {

    private String name;
    private int age = 10;
    private static int gender = 1;

    {
    System.out.println("构造代码块");
    }

    static {
    System.out.println("静态代码块");
    }

    public Student() {
    System.out.println("构造函数");
    }

    public String getName() {
    return this.name;
    }
    }

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    可以看到字节码中包含了3个方法,getName方法我们知道,和方法里面执行了哪些逻辑?面试官:说一下类加载的过程(10张图解)从字节码的角度分析一波

    「方法」

    面试官:说一下类加载的过程(10张图解)

    从字节码可以看到方法的主要逻辑为

  • 调用父类的方法
  • 非静态成员变量赋值
  • 执行构造代码块
  • 执行构造函数
  • 面试官:说一下类加载的过程(10张图解)「方法」面试官:说一下类加载的过程(10张图解)从字节码可以看到方法的主要逻辑为

  • 执行静态变量的赋值语句
  • 执行静态代码块中的语句
  • 需要注意的一点是,「Java虚拟机会保证子类的方法执行前,父类的方法已经执行完毕」
  • 「理解和方法的作用还是很有必要的,因为经常有些面试题问静态代码块,构造代码块,构造函数的执行顺序。」

    我这里就直接总结一下结论,大家可以写demo验证一下

    「没有继承情况的执行顺序」

  • 静态代码块和静态成员变量,执行顺序由编写顺序决定(只会执行一次哈)
  • 构造代码块和非静态成员变量,执行顺序由编写顺序决定
  • 构造函数
  • 「有继承情况的执行顺序」

  • 父类的静态(静态代码块,静态成员变量),子类的静态(静态代码块,静态成员变量)(只会执行一次哈)
  • 父类的非静态(构造代码块,非静态成员变量),父类的构造函数
  • 子类的非静态(构造代码块,非静态成员变量),子类的构造函数
  • 卸载

    垃圾收集不仅发生在堆中,方法区上也会发生。但是对方法区的类型数据回收的条件比较苛刻面试官:说一下类加载的过程(10张图解)面试官:说一下类加载的过程(10张图解)以下图为例,想回收方法区中的Simple类

  • 需要保证堆中的Sample类及其子类都已经被回收
  • 加载Sample类的MyClassLoader已经被回收
  • Sample类对应的Class对象已经被回收面试官:说一下类加载的过程(10张图解)
  • 可以看到对方法区的类型数据回收的条件比较苛刻,但是收效甚微,所以有些垃圾收集器不会对方法区的类型数据进行回收

    总结

    类加载过程面试官:说一下类加载的过程(10张图解)

    变量的赋值过程面试官:说一下类加载的过程(10张图解)

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