Class文件和JVM的恩怨情仇


類的加載時機

現在我們例子中生成的兩個.class文件都會直接被加載到JVM中嗎??

虛擬機規范則是嚴格規定了有且只有5種情況必須立即對類進行“初始化”(class文件加載到JVM中):

  • 創建類的實例(new 的方式)。訪問某個類或接口的靜態變量,或者對該靜態變量賦值,調用類的靜態方法
  • 反射的方式
  • 初始化某個類的子類,則其父類也會被初始化
  • Java虛擬機啟動時被標明為啟動類的類,直接使用java.exe命令來運行某個主類(包含main方法的那個類)
  • 當使用JDK1.7的動態語言支持時(....)

所以說:

  • Java類的加載是動態的,它並不會一次性將所有類全部加載后再運行,而是保證程序運行的基礎類(像是基類)完全加載到jvm中,至於其他類,則在需要的時候才加載。這當然就是為了節省內存開銷。

如何將類加載到jvm

class文件是通過類的加載器裝載到jvm中的!

Java默認有三種類加載器:

Class文件和JVM的恩怨情仇

 

各個加載器的工作責任:

  • 1)Bootstrap ClassLoader:負責加載$JAVA_HOME中jre/lib/rt.jar里所有的class,由C++實現,不是ClassLoader子類
  • 2)Extension ClassLoader:負責加載java平台中擴展功能的一些jar包,包括$JAVA_HOME中jre/lib/*.jar或-Djava.ext.dirs指定目錄下的jar包
  • 3)App ClassLoader:負責記載classpath中指定的jar包及目錄中class

工作過程:

  • 1、當AppClassLoader加載一個class時,它首先不會自己去嘗試加載這個類,而是把類加載請求委派給父類加載器ExtClassLoader去完成。
  • 2、當ExtClassLoader加載一個class時,它首先也不會自己去嘗試加載這個類,而是把類加載請求委派給BootStrapClassLoader去完成。
  • 3、如果BootStrapClassLoader加載失敗(例如在$JAVA_HOME/jre/lib里未查找到該class),會使用ExtClassLoader來嘗試加載;
  • 4、若ExtClassLoader也加載失敗,則會使用AppClassLoader來加載
  • 5、如果AppClassLoader也加載失敗,則會報出異常ClassNotFoundException

其實這就是所謂的雙親委派模型。簡單來說:如果一個類加載器收到了類加載的請求,它首先不會自己去嘗試加載這個類,而是把請求委托給父加載器去完成,依次向上。

好處:

  • 防止內存中出現多份同樣的字節碼(安全性角度)

特別說明:

  • 類加載器在成功加載某個類之后,會把得到的 java.lang.Class類的實例緩存起來。下次再請求加載該類的時候,類加載器會直接使用緩存的類的實例,而不會嘗試再次加載。

類加載詳細過程

加載器加載到jvm中,接下來其實又分了好幾個步驟:

  • 加載,查找並加載類的二進制數據,在Java堆中也創建一個java.lang.Class類的對象。
  • 連接,連接又包含三塊內容:驗證、准備、初始化。
  • 1)驗證,文件格式、元數據、字節碼、符號引用驗證;
  • 2)准備,為類的靜態變量分配內存,並將其初始化為默認值;
  • 3)解析,把類中的符號引用轉換為直接引用
  • 初始化,為類的靜態變量賦予正確的初始值。
Class文件和JVM的恩怨情仇

 

JIT即時編輯器

一般我們可能會想:JVM在加載了這些class文件以后,針對這些字節碼,逐條取出,逐條執行-->解析器解析。

但如果是這樣的話,那就太慢了!

我們的JVM是這樣實現的:

  • 就是把這些Java字節碼重新編譯優化,生成機器碼,讓CPU直接執行。這樣編出來的代碼效率會更高。
  • 編譯也是要花費時間的,我們一般對熱點代碼做編譯,非熱點代碼直接解析就好了。

熱點代碼解釋:一、多次調用的方法。二、多次執行的循環體

使用熱點探測來檢測是否為熱點代碼,熱點探測有兩種方式:

  • 采樣
  • 計數器

目前HotSpot使用的是計數器的方式,它為每個方法准備了兩類計數器:

  • 方法調用計數器(Invocation Counter)
  • 回邊計數器(Back EdgeCounter)。
  • 在確定虛擬機運行參數的前提下,這兩個計數器都有一個確定的閾值,當計數器超過閾值溢出了,就會觸發JIT編譯。
Class文件和JVM的恩怨情仇

 

回到例子中

按我們程序來走,我們的Java3yTest.class文件會被AppClassLoader加載器(因為ExtClassLoader和BootStrap加載器都不會加載它[雙親委派模型])加載到JVM中。

隨后發現了要使用Java3y這個類,我們的Java3y.class文件會被AppClassLoader加載器(因為ExtClassLoader和BootStrap加載器都不會加載它[雙親委派模型])加載到JVM中

 

 

 

最后

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