JVM总结

【问题一】什么是类的加载?

【问题延伸】1. 如何访问方法区内的数据结构? 2. 谈谈类加载机制 

【答案】首先理解类加载的概念:将.class文件中的二进制数据读取到内存中,放在运行时数据区的方法区内,在堆中创建一个java.lang.Class对象,封装方法区内的数据结构。所以该机制向程序猿通过该对象访问方法区中的这些数据提供了访问方法区内的数据结构的接口


问题二】 类加载有哪几种方式?

【答案】有5种方式。

1. 从本地系统中直接加载 2. 通过网络下载.class文件 3. 从zip,jar等归档文件中加载.class文件 4. 从专有数据库中提取.class文件 5. 将Java源文件动态编译为.class文件


【问题三】概述类的生命周期

【问题延伸】一个类从开始加载后会经历几个阶段?

【答案】生命周期一共经历7个阶段:类加载过程 -> 卸载 -> 使用

类加载阶段:加载 -> 验证 -> 准备 -> 解析 -> 初始化

在类加载阶段中,除解析阶段,其它阶段的过程顺序是确定的。而解析,可以在初始化阶段之后开始,为了支持Java语言的动态绑定。但是这4个阶段是按顺序开始,换句话说就是这些阶段通常都是互相交叉地混合进行的,通常在一个阶段执行的过程中调用或激活另一个阶段


详解每个阶段的处理过程


1. 加载:查找并加载类的二进制数据

     i、通过一个类的全限定名来获取其定义的二进制字节流。

     ii、将这个字节流所代表的静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构。

     iii、在Java堆中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象,作为对方法区中这些数据的访问入口。


2. 连接

    2.1. 验证:确保被加载的类的正确性

           i. 文件格式验证:验证字节流是否符合Class文件格式的规范;例如:是否以0xCAFEBABE开头、主次版本号是否在当前虚拟机的处理范围之内、常量池中的常量是否有不被支持的类型。

           ii. 元数据验证:对字节码描述的信息进行语义分析(注意:对比javac编译阶段的语义分析),以保证其描述的信息符合Java语言规范的要求;例如:这个类是否有父类,除了java.lang.Object之外。

          iii. 字节码验证:通过数据流和控制流分析,确定程序语义是合法的、符合逻辑的。

          iiii. 符号引用验证:确保解析动作能正确执行。

    2.2. 准备: 为类的静态变量分配内存,并将其初始化为默认值

           i. 这时候进行内存分配的仅包括类变量(static),而不包括实例变量,实例变量会在对象实例化时随着对象一块分配在Java堆中。

           ii. 这里所设置的初始值通常情况下是数据类型默认的零值(如0、0L、null、false等),而不是被在Java代码中被显式地赋予的值。


假设一个类变量的定义为:public static int value = 3;那么变量value在准备阶段过后的初始值为0,而不是3,因为这时候尚未开始执行任何Java方法,而把value赋值为3的putstatic指令是在程序编译后,存放于类构造器<clinit>()方法之中的,所以把value赋值为3的动作将在初始化阶段才会执行。


注意:

1. 对基本数据类型来说,对于类变量(static)和全局变量,如果不显式地对其赋值而直接使用,则系统会为其赋予默认的零值,而对于局部变量来说,在使用前必须显式地为其赋值,否则编译时不通过。

2. 对于同时被static和final修饰的常量,必须在声明的时候就为其显式地赋值,否则编译时不通过;而只被final修饰的常量则既可以在声明时显式地为其赋值,也可以在类初始化时显式地为其赋值,总之,在使用前必须为其显式地赋值,系统不会为其赋予默认零值。

3. 对于引用数据类型reference来说,如数组引用、对象引用等,如果没有对其进行显式地赋值而直接使用,系统都会为其赋予默认的零值,即null。

4. 如果在数组初始化时没有对数组中的各元素赋值,那么其中的元素将根据对应的数据类型而被赋予默认的零值。

    

假设上面的类变量value被定义为: public static final int value = 3;编译时Javac将会为value生成ConstantValue属性,在准备阶段虚拟机就会根据ConstantValue的设置将value赋值为3


3. 解析:把类中的符号引用转换为直接引用

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,解析动作主要针对类或接口、字段、类方法、接口方法、方法类型、方法句柄和调用点限定符7类符号引用进行。

符号引用就是一组符号来描述目标,可以是任何字面量。

直接引用就是直接指向目标的指针、相对偏移量或一个间接定位到目标的句柄。


4. 初始化

初始化,为类的静态变量赋予正确的初始值,JVM负责对类进行初始化,主要对类变量进行初始化。在Java中对类变量进行初始值设定有两种方式:

  ①声明类变量时指定初始值

  ②使用静态代码块为类变量指定初始值


JVM初始化步骤

1.  假如这个类还没有被加载和连接,则程序先加载并连接该类

2.  假如该类的直接父类还没有被初始化,则先初始化其直接父类

3.  假如类中有初始化语句,则系统依次执行这些初始化语句


类初始化时机:只有当对类的主动使用的时候才会导致类的初始化


类使用的6种方式

– 创建类的实例,也就是new的方式

– 访问某个类或接口的静态变量,或者对该静态变量赋值

– 调用类的静态方法

– 反射(如Class.forName(“com.test.TestMain”))

– 初始化某个类的子类,则其父类也会被初始化

– Java虚拟机启动时被标明为启动类的类(Java Test),直接使用java.exe命令来运行某个主类


5. 结束生命周期

– 执行了System.exit()方法

– 程序正常执行结束

– 程序在执行过程中遇到了异常或错误而异常终止

– 由于操作系统出现错误而导致Java虚拟机进程终止


【问题四】类加载器有几种?

【回答】总的概括为3种:启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)、扩展类加载器(Extension ClassLoader)、应用程序类加载器(Application ClassLoader) *默认的类加载器

可以实现自定义类加载器(优点:1. 在执行非置信代码之前,自动验证数字签名。2. 动态地创建符合用户特定需要的定制化构建类。 3. 从特定的场所取得java class,例如数据库中和网络中)


【问题5】谈谈类加载机制?

【回答】全盘负责、父类委托、缓存机制。

•全盘负责,当一个类加载器负责加载某个Class时,该Class所依赖的和引用的其他Class也将由该类加载器负责载入,除非显示使用另外一个类加载器来载入

•父类委托,先让父类加载器试图加载该类,只有在父类加载器无法加载该类时才尝试从自己的类路径中加载该类

•缓存机制,缓存机制将会保证所有加载过的Class都会被缓存,当程序中需要使用某个Class时,类加载器先从缓存区寻找该Class,只有缓存区不存在,系统才会读取该类对应的二进制数据,并将其转换成Class对象,存入缓存区。这就是为什么修改了Class后,必须重启JVM,程序的修改才会生效


【问题6】类加载有几种方式?

【回答】3种。

ClassLoader loader = HelloWorld.class.getClassLoader(); 

1、命令行启动应用时候由JVM初始化加载

2、通过Class.forName()方法动态加载

      默认会执行初始化块 

Class.forName("Test", false, loader); 

3、通过ClassLoader.loadClass()方法动态加载

     初始化时不执行静态块 

loader.loadClass("Test"); 


【问题七】谈谈Class.forName()和ClassLoader.loadClass()区别?

【回答】Class.forName():将类的.class文件加载到jvm中之外,还会对类进行解释,执行类中的static块;ClassLoader.loadClass():只干一件事情,就是将.class文件加载到jvm中,不会执行static中的内容,只有在newInstance才会去执行static块。

Class.forName(name, initialize, loader)带参函数也可控制是否加载static块。并且只有调用了newInstance()方法采用调用构造函数,创建类的对象 。


【问题八】什么是双亲委派模型?

【回答】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,而是把请求委托给父加载器去完成,依次向上,因此,所有的类加载请求最终都应该被传递到顶层的启动类加载器中,只有当父加载器在它的搜索范围中没有找到所需的类时,即无法完成该加载,子加载器才会尝试自己去加载该类


【问题九】双亲委派模型意义?

【回答】

-系统类防止内存中出现多份同样的字节码

-保证Java程序安全稳定运行


http://www.cnblogs.com/ityouknow/p/5603287.html

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