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【JVM】类的生命周期

1. 生命周期概述

类的生命周期分为5/7个阶段：

1. 加载(Loading)
2. 连接(Linking)
   • 验证
   • 准备
   • 解析
3. 初始化(Initialization)
4. 使用(Using)
5. 卸载(Unloading)

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2. 加载阶段

1. 加载(Loading)阶段第一步是类加载器根据类的全限定名通过不同的渠道以二进制流的方式获取字节码信息。
2. 类加载器在加载完类之后，Java虚拟机会将字节码中的信息保存到方法区中。
3. 生成一个InstanceKlass对象，保存类的所有信息，里边还包括实现特定功能比如多态的信息。

4. 同时，Java虚拟机还会在堆中生成一份与方法区中数据类似的java.lang.Class对象。作用是在Java代码中去获取类的信息以及存储静态字段的数据(jdk8及之后)

对于开发者来说，只需要访问堆中的Class对象而不需要访问方法区中所有信息。这样Java虚拟机就能很好地控制开发者访问数据的范围。

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3. 连接阶段

连接阶段可以分为三个小阶段：

1. 验证：验证内容是否满足《Java虚拟机规范》
2. 准备：给静态变量赋初值
3. 解析：将常量池中的符号引用替换成指向内存的直接引用

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3.1 验证

连接(Linking)阶段的第一个环节就是验证。验证的主要目的是检测Java字节码文件是否遵守了《Java虚拟机规范》中的约束。

主要包括4个部分(具体详见 《Java虚拟机规范》)：

1. 文件格式验证：比如检测字节码文件是否以 CAFEBABE 开头，主次版本号是否满足当前Java虚拟机版本要求。

2. 元信息验证：比如类必须有父类(super不能为空)。

   

3. 验证程序执行指令的语义：比如方法内的指令执行中跳转到不正确的位置。

   

4. 符号引用验证：比如是否访问了其他类中private的方法等。

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3.2 准备

准备阶段为静态变量分配内存并设置初始值，每一种基本数据类型和引用数据类型都有其初始值。

final 关键字修饰的基本数据类型的静态变量，在准备阶段直接会将代码中的值进行赋值。

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3.3 解析

解析阶段主要是将常量池中的符号引用替换为直接引用。符号引用就是在字节码文件中使用编号来访问常量池中的内容。

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4. 初始化阶段

• 初始化阶段会执行静态代码块中的代码，并为静态变量赋值。
• 初始化阶段会执行字节码文件中 clinit 部分的字节码指令。

我们发现，将静态代码块和静态变量的相对位置发生变化时，字节码指令的位置也会发生变化。也就是说clinit方法中的执行顺序与Java中编写的顺序是一致的。

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4.1 触发初始化的方式

以下有几种方式会导致类的初始化：

1. 访问一个类的静态变量或者静态方法。注意变量是final修饰的并且等号右边是常量则不会触发初始化。

   public static final value = 1;//不会触发初始化，因为在连接(准备)阶段就已经赋值了。
   

2. 调用 Class.forName(String className) 。

3. new一个该类的对象。

4. 执行main方法的当前类。

注：添加 -XX:+TraceClassLoading 参数可以打印出加载并初始化的类。

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4.2 clinit不存在的情况

clinit指令在特定情况下不会出现：

1. 无静态代码块且无静态变量赋值语句。
2. 有静态变量的声明，但是没有赋值语句。
3. 静态变量的定义使用 final 关键字，这类变量会在准备阶段直接进行初始化。

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4.3 多个类的初始化

• 直接访问父类的静态变量，不会触发子类的初始化。
• 子类的初始化 clinit 调用之前，会先调用父类的 clinit 初始化方法。

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5. 总结

类的生命周期分为5个阶段：

1. 加载：根据类的全限定名把字节码文件的内容加载并转换成合适的数据放入内存种种那个，存放在方法区和堆上。
2. 连接：
   • 验证：魔数，版本号等验证，一般不需要程序员关注。
   • 准备：为静态变量分配内存并设置初始值。
   • 解析：将常量池中的符号引用(编号)替换为直接引用(内存地址)
3. 初始化：执行静态代码块和静态变量的赋值。
4. 使用
5. 卸载

注意要点：

1. 静态变量使用 final 关键字修饰时，赋值操作在准备阶段就完成了。
2. 直接访问父类的静态变量不会触发子类的初始化。
3. 在子类的初始化 clinit 调用之前会先调用父类的 clinit 初始化方法。
4. 添加 -XX:+TraceClassLoading 参数可以在控制台打印出加载并初始化的类