Java程序從創(chuàng)建到運行要經(jīng)過兩個大步驟

1：源文件(.java)由編譯器編譯成字節(jié)碼ByteCode(.class)

2：字節(jié)碼由Java虛擬機解釋并運行

源文件編譯成字節(jié)碼，主要分成兩個部分：

1：常量池：所有的Token(類名、成員變量名等)、符號的引用(方法引用、成員變量應(yīng)用等)

2：方法字節(jié)碼：各個類中的各個方法的字節(jié)碼

字節(jié)碼由Java虛擬機解析運行分成兩個部分：

1：類加載

2：類的執(zhí)行

程序運行的詳細步驟：(運行一個對象下的方法內(nèi)部的細節(jié))

Animal.java

public class Animal {

public String name;

public Animal(String name) {

this.name = name;

}

public void printName() {

System.out.println("Animal ["+name+"]");

}

}

MainApp.java

public class MainApp {

public static void main(String[] args) {

Animal animal = new Animal("Puppy");

animal.printName();

}

}

下面是程序運行的詳細步驟：

1. 在編譯好java程序得到MainApp.class文件后，執(zhí)行MainApp。

系統(tǒng)就會啟動一個jvm進程，jvm進程從classpath路徑中找到一個名為MainApp.class的二進制文件，將MainApp的類信息加載到運行時數(shù)據(jù)區(qū)的方法區(qū)內(nèi)，這個過程叫做MainApp類的加載。

2. JVM找到AppMain的主函數(shù)入口，開始執(zhí)行main函數(shù)。

3. main函數(shù)的第一條命令是Animal animal = new Animal("Puppy");

就是讓JVM創(chuàng)建一個Animal對象，但是這時候方法區(qū)中沒有Animal類的信息，所以JVM馬上加載Animal類，把Animal類的類型信息放到方法區(qū)中。

4. 加載完Animal類之后，Java虛擬機做的第一件事情就是在堆區(qū)中為一個新的Animal實例分配內(nèi)存, 然后調(diào)用構(gòu)造函數(shù)初始化Animal實例，這個Animal實例持有著指向方法區(qū)的Animal類的類型信息(其中包含有方法表，java動態(tài)綁定的底層實現(xiàn))的引用。

5. 當使用animal.printName()的時候，JVM根據(jù)animal引用找到Animal對象，然后根據(jù)Animal對象持有的引用定位到方法區(qū)中Animal類的類型信息的方法表，獲得printName()函數(shù)的字節(jié)碼的地址。

6. 開始運行printName()函數(shù)。

類加載

類的加載指的是將類的.class文件中的二進制數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)存中，將其放在運行時數(shù)據(jù)區(qū)的方法區(qū)內(nèi)，然后在堆區(qū)創(chuàng)建一個java.lang.Class對象，用來封裝類在方法區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

類的加載的最終產(chǎn)品是位于堆區(qū)中的Class對象，Class對象封裝了類在方法區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且向Java程序員提供了訪問方法區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的接口

類加載機制的內(nèi)部細節(jié)

從類被加載到虛擬機內(nèi)存中開始，到卸御出內(nèi)存為止，它的整個生命周期分為7個階段:

加載(Loading)、驗證(Verification)、準備(Preparation)、解析(Resolution)、初始化(Initialization)、使用(Using)、卸御(Unloading)。其中驗證、準備、解析三個部分統(tǒng)稱為連接。 7個階段發(fā)生的順序如下：

加載

1、將class文件加載在內(nèi)存中。

2、將靜態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(數(shù)據(jù)存在于class文件的結(jié)構(gòu))轉(zhuǎn)化成方法區(qū)中運行時的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

注意：方法區(qū)中如果出現(xiàn)OOM，那么多半是因為加載的依賴太多

3、在堆中生成一個代表這個類的java.lang.Class對象，作為數(shù)據(jù)訪問的入口

連接

1、驗證：確保加載的類符合JVM規(guī)范與安全。保證被校驗類的方法在運行時不會做出危害虛擬機安全的事件

2、準備：為static變量在方法區(qū)中分配空間，設(shè)置變量的初始值。例如static int a=3，在此階段會a被初始化為0；

注意：準備階段，只設(shè)置類中的靜態(tài)變量(方法區(qū)中)，不包括實例變量(堆內(nèi)存中)，實例變量是在對象初始化的時候分配值的

3、解析：

解析階段是虛擬機將常量池內(nèi)的符號引用替換為直接引用的過程。

符號引用：簡單的理解就是字符串，比如引用一個類，java.util.ArrayList 這就是一個符號引用

直接引用：指針或者地址偏移量。引用對象一定在內(nèi)存(已經(jīng)加載)。

初始化

初始化是類加載的最后階段，初始化階段是執(zhí)行類構(gòu)造器()方法。在類構(gòu)造器方法中，它將**由編譯器自動收集類中的所有類變量的賦值動作**()和靜態(tài)變量與靜態(tài)語句塊static{}合并

**初始化，為類的靜態(tài)變量賦予正確的初始值**

使用、卸載

使用：正常使用

卸載：GC把無用的對象從內(nèi)存中卸載

類加載器

其中加載、驗證、準備、解析、初始化構(gòu)成了類加載的的整個過程；

但是類的加載是需要通過類加載器來實現(xiàn)的

1)Bootstrap ClassLoader

負責加載$JAVA_HOME中jre/lib/rt.jar里所有的 class，由 C++ 實現(xiàn)，不是 ClassLoader 子類。

2)Extension ClassLoader

負責加載Java平臺中擴展功能的一些 jar 包，包括$JAVA_HOME中jre/lib/*.jar或-Djava.ext.dirs指定目錄下的 jar 包。

3)App ClassLoader

負責加載 classpath 中指定的 jar 包及目錄中 class。

4)Custom ClassLoader

屬于應(yīng)用程序根據(jù)自身需要自定義的 ClassLoader，如 Tomcat、jboss 都會根據(jù) J2EE 規(guī)范自行實現(xiàn) ClassLoader。

加載過程中會先檢查類是否被已加載，檢查順序是自底向上，從 Custom ClassLoader 到 BootStrap ClassLoader 逐層檢查，只要某個 Classloader 已加載就視為已加載此類，保證此類只所有 ClassLoader 加載一次。而加載的順序是自頂向下，也就是由上層來逐層嘗試加載此類。

通過代碼驗證類加載器模型：

public class ClassLoaderTest {

public static void main(String[] args) {

ClassLoader loader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();

System.out.println(loader);

System.out.println(loader.getParent());

System.out.println(loader.getParent().getParent());

}

}

在獲取ExtClassLoader的父loader的時候出現(xiàn)了null，這是因為Bootstrap Loader(引導類加載器)是用C++語言實現(xiàn)的，找不到一個確定的返回父Loader的方式，于是就返回null

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總結(jié)

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