深入了解JVM（1）

1. 類加載

• 在java代碼中，類型的加載、連接配接、初始化過程都是在程式運作期間完成的

• 提供了更大的靈活性，增加了 更多的可能性

  解釋：

  △注意此處的 “類型” 指的是類，也就是具體的 class， 而非對象。 舉個例子就是：加載的 Objcet 這個類的二進制位元組碼檔案，而不是 new Object 的對象，在這個階段不存在對象的概念。

  △它加載的來源有這麼幾種：①磁盤上的位元組碼②動态生成的位元組碼③網絡來源

  △還有一個重要的概念是 runtime，運作期間完成的，好多編譯型語言都是在編譯時完成的加載和連接配接，而java這樣做，印證了第二句話。

  延伸：加載、連接配接、初始化JVM并非是嚴格按照這個順序，JVM有相應的規範，但規範對某些地方做了詳細規定，對有些地方僅做了一些描述。這樣的話虛拟機廠商就可以自由的發揮了，隻要最終的要求實作功能一緻就可以，不用拘泥于其底層是怎麼實作的，是不是和JDBC的很像？

  疑問：java本身是一門靜态類型的語言，很多的特性又具有動态語言才能擁有的特質？

1. 類加載器

• 顧名思義，既然是“器”，那就是對應的類型加載的具體實作。而類加載做的事情不過是将位元組碼檔案，無論何處來的，加載到記憶體當中，供JVM機程序使用。

• JVM與程式的生命周期（遇到以下幾種情況，java虛拟機将結束聲明周期）：

  ①執行了System.exit();

  ②程式正常執行結束

  ③程式在執行過程中遇到了異常或錯誤而異常終止

  ④由于作業系統出現錯誤導緻JVM終止

1. 類的加載、連接配接、初始化

   

• 加載：查找并加載類的二進制資料 (類加載器對應于這一過程）

• 連接配接

  △ 驗證：確定被加載類的正确性

  要了解的是java隻不過是一門語言，是友善我們程式員來進行程式設計，提高效率而呈現出的一種語言形式，其核心在JVM機和運作的位元組碼檔案，如果說其他的語言編譯後也符合class檔案的格式，那麼它也能在JVM機上運作，和java沒有差別。語言隻不過是程式員和class檔案之間的橋梁而已。你要是牛逼直接寫二進制位元組碼檔案也可以，但是不現實，效率太低，沒有必要。是以在被類型加載之後所面臨的問題是：驗證位元組碼檔案的正确性。因為很容易被篡改，無論是磁盤上的人為操作，或者網絡上的位元組碼檔案

  △ 準備：為類的靜态變量配置設定記憶體，并将其初始化為預設值

  可以看到首要做的就是為靜态變量指派。不管有沒有指派，都得先初始化為預設值，之後在初始化階段再指派。可見程式并不聰明

  △ 解析：把類中的符号引用轉換為直接引用

  畫個圖來解釋直接引用和間接引用：

  

• 初始化：為類的靜态變量賦予正确的初始值
• 使用：調用對象、相關方法。 （運作中）
• 解除安裝：class檔案駐留在記憶體中使用完之後當然要解除安裝，一方面釋放記憶體，另一方面友善後來人

• java程式對類的使用方式可以分為兩種

  △ 主動使用

  ①建立類執行個體

  ②通路某個類或者接口的靜态變量（getstatic），或者對該靜态變量指派（putstatic）,調用該類的靜态方法（invokestatic）。

  ③反射（如Class.forName(“com.test.Test”)）

  ④初始化一個類的子類

  很有意思啊這裡，隻有主動使用才會初始化，而方式隻有這六種，而一個類的子類初始化那麼對應的隻有5種，加上最後一種不常見，是以有四種。看下面代碼

  ⑤JVM啟動時被标明為啟動類的類（含有main方法的類）

  ⑥JDK1.7開始提供的動态語言支援java.lang.invoke.MethodHandle執行個體的解析結果REF_getStatic，REF_putStatic，REF_invokeStatic對應類沒有初始化

  △ 被動使用

  除了主動使用之外就是被動使用，他兩構成了一個全集

• 所有的JVM實作都遵循了：在每個類或接口被JAVA程式“ 首次主動使用 ”時才初始化它們。

  除了以上六種情況之外，其他的都屬于被動使用，都不會導緻類的初始化。記住是初始化！加載、連接配接階段可能有，也可能沒有，唯一能夠确定的是肯定沒有初始化

• 類的加載指的是将類的.class檔案中的二進制資料讀入到記憶體中，将其放在運作時資料區的方法區内，然後記憶體中建立了一個java.lang.Class對象，用來封裝在方法區内的資料結構。再次明确位元組碼檔案加載的方式：

  ①從本地系統磁盤上加載

  ②通過網絡下載下傳

  ③從zip、jar等歸檔檔案中加載.class檔案

  ④從專有資料庫中提取位元組碼檔案

  ⑤将java源檔案動态編譯為位元組碼檔案（動态代理、web開發）

• 案例：

  package com.test;
  
  public class Test1 {
  	static {
  		System.out.println("main方法初始化");
  	}
  	public static void main(String[] args) {
  		System.out.println(Child.p);
  	}
  }
  
  class Parent{
  	public static String p = "我是爸爸";
  	
  	static {
  		System.out.println("父類初始化");
  	}
  }
  
  class Child extends Parent{
  //	public static String p = "我是兒子";
  	static {
  		System.out.println("子類初始化");
  	}
  }
             

  

  去除注釋之後：

  

  注：父類必須先行初始化
  • 問：在第一個運作程式中子類既然沒有初始化，那麼它加載了嗎？

  • 

    

    首先加載的類是Object類，在C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_121\jre\lib\rt.jar下

    

    可以看到三個類依次的加載順序

    -XX:- 表示開啟option選項

    -XX:+表示關閉option選項

    -XX:=表示将option選項的值設定為value

• 案例2：

  

  

  常量在編譯階段會存到調用該常量的方法所在類的常量池中。本質上，調用類并沒有直接引用到定義常量的類，是以并不會觸發定義常量類的初始化。

  注意：這裡指的是将常量存放到了MyTest2常量池中，之後MyTest2和MyParent2就沒有任何關系，甚至我們可以将MyParent2的class檔案删除

  

  反編譯Test2.class：

  

  

  

  解釋：這裡的助記符其實都有對應的類實作，快捷鍵CTRL+SHIFT+T，查找對應的助記符（大寫），會發現對應的類。如下圖：

  

  

  

• 運作期常量

  

  仿照上一個案例，删掉編譯後的Parent3.class檔案，報出下列錯誤：

  

  當一個靜态常量的值并不能夠在編譯期确定下來，那麼其值就不會放到調用類的常量池中。這時候程式運作時，會導緻主動使用這個常量所在的類，顯然會導緻這個類被初始化

  

  package com.test;
  public class Test4 {
  	public static void main(String[] args) {
  		//首次主動使用
  //		Parent4 parent4 = new Parent4();
  		Parent4 parent4[] = new Parent4[1];
  		System.out.println(parent4.getClass());
  		System.out.println(parent4.getClass().getSuperclass());
  		Parent4 parent5[][] = new Parent4[1][1];
  		System.out.println(parent5.getClass());
  		System.out.println(parent5.getClass().getSuperclass());
  	}
  }
  class Parent4{
  	static {
  		System.out.println("Parent4");
  	}
  }
             

  

  對于數組執行個體來說，其類型是由JVM在運作期間動态生成的，表示為[Lcom.test.Parent4，這種形式。動态生成的數組其父類是Object類。并不是com.test.Parent4的執行個體，是以不在主動使用的範疇之内。

  對于數組來說，javadoc經常将構成數組的元素稱為Component，實際上就是将數組降低一個次元後的類型。比如二維數組對應的就是一維數組，一維數組就對應具體的類型。反編譯代碼如下：