类的生命周期

在Java中，从类的生命周期而言，一个类包含如下阶段：

  1. 加载（Loading）：查找和导入Class文件
  2. 链接（Linking）：执行校验、准备和解析步骤，其中解析步骤是可以选择的：
    • 校验（Verification）：检查载入Class文件数据的正确性
    • 准备（Preparation）：给类的静态变量分配存储空间
    • 解析（Resolution）：将符号引用转成直接引用
  3. 初始化（initialization）：对类的静态变量、静态代码块执行初始化工作
  4. 使用（Using）：对类执行操作
  5. 卸载（Unloading）：卸载类

加载

装载(Loading)指的是将类的 class 文件读入到内存，并为之创建一个 java.lang.Class 对象，也就是说：

  • 当程序中使用任何类时，系统都会为之建立一个 java.lang.Class 对象；
  • 一旦一个类被加载到 JVM 中，同一个类就不会被再次载入了；
  • 就像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；
    • 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；

链接

当类被加载之后，系统为之生成一个对应的Class对象，接着将会进入连接阶段，连接阶段负责把类的二进制数据合并到JRE中。类连接又可分为如下3个阶段。

验证

验证阶段用于检验被加载的类是否有正确的内部结构，并和其他类协调一致。Java 是相对 C++ 语言是安全的语言，例如它有 C++ 不具有的数组越界的检查。这本身就是对自身安全的一种保护。
验证阶段是Java非常重要的一个阶段，它会直接的保证应用是否会被恶意入侵的一道重要的防线，越是严谨的验证机制越安全。验证的目的在于确保Class文件的字节流中包含信息符合当前虚拟机要求，不会危害虚拟机自身安全。其主要包括四种验证，文件格式验证，元数据验证，字节码验证，符号引用验证：

  • 文件格式验证：主要验证字节流是否符合Class文件格式规范，并且能被当前的虚拟机加载处理。例如：主，次版本号是否在当前虚拟机处理的范围之内。常量池中是否有不被支持的常量类型。指向常量的中的索引值是否存在不存在的常量或不符合类型的常量
  • 元数据验证：对字节码描述的信息进行语义的分析，分析是否符合java的语言语法的规范
  • 字节码验证：最重要的验证环节，分析数据流和控制，确定语义是合法的，符合逻辑的。主要的针对元数据验证后对方法体的验证。保证类方法在运行时不会有危害出现
  • 符号引用验证：主要是针对符号引用转换为直接引用的时候，是会延伸到第三解析阶段，主要去确定访问类型等涉及到引用的情况，主要是要保证引用一定会被访问到，不会出现类等无法访问的问题

准备

类准备阶段负责为类的静态变量在方法区分配内存，并设置默认初始值；在准备阶段不会分配类的实例变量的内存，实例变量会在对象实例化时随着对象一起分配在Java堆中。比如public static int value=123;在准备阶段时初始值为0，在初始化阶段才会变为123。

解析

将类的二进制数据中的符号引用替换成直接引用。

  • 符号引用：符号引用是以一组符号来描述所引用的目标，符号可以是任何的字面形式的字面量，只要不会出现冲突能够定位到就行。布局和内存无关。
  • 直接引用：是指向目标的指针，偏移量或者能够直接定位的句柄。该引用是和内存中的布局有关的，并且一定加载进来的。

初始化

初始化是为类的静态变量赋予正确的初始值，准备阶段和初始化阶段看似有点矛盾，其实是不矛盾的；如果类中有语句：private static int a = 10，它的执行过程是这样的，

  • 首先字节码文件被加载到内存后，先进行链接的验证这一步骤；
  • 验证通过后准备阶段，给a分配内存，因为变量a是static的，所以此时a等于int类型的默认初始值0，即a=0,
  • 然后到解析，到初始化这一步骤时，才把a的真正的值10赋给a,此时a=10。