2虚拟机如何加载类

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三大步骤：加载、链接、初始化
基本数据类型由Java虚拟机原先定义好，引用数据类型，泛型会被擦除，数组由虚拟机直接生成，类和接口对应字节流。

加载

定义：查找字节流并创建类结构
数据源：jar文件、class文件、网络数据源等

数组没有字节流由Java虚拟机直接生成，其他类需借助类加载器完成查找字节流过程。

类加载器

功能

功能：加载类，提供命名空间
类的唯一性是由类加载器实例以及类的全名确定。
同一串字节流由不同的类加载器加载，会得到两个不同的类。可借此，来运行同一个类的不同版本。

分类

  • 启动类加载器boot class loader
    最为基础、最为重要的类，如JRE lib目录下jar包中的类以及Xbootclasspath制定的类
  • 扩展类加载器 extension class loader
    boot class loader的子类
    负责相对次要又通用类的加载，如JRE lib/ext目录下jar包中的类以及由系统变量java.ext.dirs制定的类
    Java 9 改名为平台类加载器 platform class loader
  • 应用加载器 application class loader
    extension class loader的子类
    加载应用程序路径下的类，(应用程序路径指虚拟机参数 -cp/-classpath、系统变量 java.class.path 或环境变量 CLASSPATH 所指定的路径)
    默认应用程序中包含的类由应用类加载器加载
  • 自定义类加载器
    如实现class文件加密，加载时解密

双亲委派模型

类加载器接收到加载请求时，先将请求转发给父类加载器，附加在其没有找到该类时，它再尝试加载。避免重复加载。

链接

三个阶段：验证、准备、解析

  • 验证
    确保加载类满足JVM约束
  • 准备
    1. 为加载类的静态字段分配内存，静态字段初始化在初始化阶段进行
    2. 构造跟其他和类层次相关的数据结构，如动态绑定方法表
  • 解析
    将常量池中的符号引用替换为直接引语

.class文件加载到JVM前，类不知道其他类及其他类的方法、字段对应的具体地址，若引用其他类成员时，JAVA编译器会生成一个符号引用指代目标方法类名、方法名、参数类型、返回值类型
解析目的就是将指代符号解析为实际引用，若引用的类未加载则触发加载此类（但未必链接及初始化它）

JVM规范要求在执行前完成引用符号的解析，没有要求连接过程中完成解析

初始化

为常量值的字段赋值，执行clinit方法
clinit方法：Java编译器会把所有final静态字段赋值和静态代码块中的代码置于clinit方法中

初始化触发时机

  • 虚拟机启动时，初始化用户指定的主类；
  • 初始化 new 指令的目标类；
  • 调用静态方法的指令时，初始化该静态方法所在的类；
  • 访问静态字段的指令时，初始化该静态字段所在的类；
  • 子类的初始化会触发父类的初始化；
  • 如果一个接口定义了 default 方法，那么直接实现或者间接实现该接口的类的初始化，会触发该接口的初始化；
  • 使用反射API对某个类进行反射调用时，初始化这个类；
  • 当初次调用 MethodHandle 实例时，初始化该 MethodHandle 指向的方法所在的类。

总结

加载是指查找字节流，并且据此创建类的过程。加载需要借助类加载器，在Java虚拟机中，类加载器使用了双亲委派模型，即接收到加载请求时，会先将请求转发给父类加载器。

链接，是指将创建成的类合并至Java虚拟机中，使之能够执行的过程。链接还分验证、准备和解析三个阶段。其中，解析阶段为非必须的。

初始化，则是为标记为常量值的字段赋值，以及执行 < clinit > 方法的过程。类的初始化仅会被执行一次，这个特性被用来实现单例的延迟初始化。

问题

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public static Object getInstance(boolean flag) {
    if (flag) return new LazyHolder[2]; //会加载、链接、初始化LazyHolder吗?
    return LazyHolder.INSTANCE;
  }

会加载，不会链接、初始化。flag=true时链接、初始化。