前面给大家讲解了 Java 虚拟的内存结构 以及 Java 虚拟机的垃圾回收机制,我们更加明白了 Java 的内存管理机制,今天我们来讲讲 Java 虚拟机的另外一个高频考点:类加载机制。

JVM 的类加载过程分为加载、验证、准备、解析、初始化 5 个阶段。

加载

加载阶段由类加载器进行负责,类加载器根据一个类的全限定名读取该类的二进制字节流到 JVM 内部,然后转换为一个对应的 java.lang.Class 对象实例;一个类由类加载器和类本身一起确定,所以不同类加载器加载同一个类得到的 java.lang.Class 也是不同的。

验证

验证阶段负责验证类数据信息是否符合 JVM 规范,是否是一个有效的字节码文件。

准备

准备阶段是正式为类变量(static 修饰的变量)分配内存并设置类变量初始值的阶段,这些内存都将在方法区进行分配。

这个阶段由两个容易产生混淆的概念需要强调一下,首先是这时候进行内存分配的仅包括类变量,而不包括实例变量,实例变量将会在对象实例化时随着对象一起分配在 Java 堆中。其次这里所说的初始值在没有被 final 修饰的时候都是数据类型的零值,只有类似 public static final int value = 1024 这样的情况下才回直接被赋值 123。

解析

解析阶段是虚拟机将常量池内的「符号引用」替换为「直接引用」的过程。

初始化

初始化阶段负责将所有的 static 域按照程序指定操作对应执行(赋值 static 变量,执行 static 块)。

上述阶段通常都是交叉混合允许,没有严格的先后执行顺序。

双亲委派模型

站在 Java 虚拟机的角度讲,只存在两种不同的类加载器:一种是启动类加载器,这个类加载器使用 C++ 语言实现,是虚拟机自身的一部分,另外一种是所有其他的类加载器,这种类加载器都由 Java 语言实现,独立于虚拟机外部,并且全部继承自抽象类 java.lang.ClassLoader

双亲委派模型并不是一个强制性的约束模型,而是 Java 设计者们推荐给开发者们的类加载器实现方式。它的工作过程是:如果一个类加载器收到了类加载的请求,它首先不会自己去尝试加载这个类,而是把这个请求委派给父类加载器去完成,每一个层次的类加载器都是如此,因此所有的加载请求最终都应该传送到顶层的类加载器中,只有当父加载器反馈自己完成这个加载请求的时候,子加载器才会尝试自己去加载。

使用双亲委派模型来组织类加载器之间的关系,有一个显而易见的好处就是 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。

采用双亲委派模型的原因

比如黑客定义一个 java.lang.String 类,该 String 类和系统 String 类有一样的功能,只是在某个方法比如 equels() 中加入了病毒代码,并且通过自定义类加载器加入 JVM 中,如果没有双亲委派模型,那么 JVM 就可能误以为黑客编写的 String 类是系统 String 类,导致「病毒代码」最终被执行。而有了双亲委派模型,黑客定义的 java.lang.String 类就用于不会被加载进内存,因为最顶端的类加载器会加载系统的 String 类,最终自定义的类加载器无法加载 java.lang.String 类。

最近的知识比较枯燥,但还是我们所必须了解的。

参考文献:《深入理解 Java 虚拟机》

06-18 06:33