通常一个java文件,编译之后会变成字节码文件。根据jvm规范,类文件的结构如下:
classFile{
u4 magic; #魔数,表示其是否是类文件,0-3字节,ca fe ba be
u2 minor_version; #版本,4-7字节,类的版本,其中34表示java8
u2 major_version; #主版本,
u2 constant_pool_count; #常量池,8-9字节,量池长度
cp_info constant_pool[constant_pool_count-1]; #常量池信息
u2 access_flags; #访问标记
u2 super_class; #父类信息
u2 interfaces_count;#接口信息
u2 interfaces[interfaces_count];
u2 fields_count; #字段信息,成员变量信息
field_info fileds[fields_count];
u2 methodsCount; #方法信息
method_info methods[methoos_count];
u2 attributes_count; #属性信息
attribute_info attributes[attributes_count];
}
通过javap工具,我么可以反编译class文件,从而看到java的字节码信息:
javap -v xxx.class
从字节码文件中,我们可以看到类的文件的相关信息,版本信息、字段、常量池信息、属性信息、方法信息,继承信息和标识信息等。
通常原始java代码,编译后变成字节码文件,常量信息,会放入常量池中,运行时放入到运行时常量池中。而运行常量池类似hash表,在里面可以看到里面的常量的信息。方法字节码载入方法区,main线程开始运行,分配栈帧内存。而栈帧的数据结构是栈,先进后出的特点。接着执行引擎完成字节码操作。
在编译过程期间,会自动生成和转换一些代码,方便运行。
将类的字节码载入方法区中,内部采用C++的instanceKlass描述java类,相关字段:
_java_mirror #java的类镜像,方便java使用
_super #父类
_fields #成员变量
_methods #方法
_constants #常量池
_class_loader #类加载器
_vtable #虚方法表
_itable #接口方法表
如果这个类还有父类没有加载,先加载父类。同时加载和链接可以交替运行的。
链接的过程中,需要进行验证、准备、解析工作。
其中: 验证时验证类是否符合jvm规范,安全性检查 准备是为static变量分配空间,设置默认值
将常量池中的符号引用解析为直接引用
<cinit>() v 方法,初始化即调用<cinit>() v,虚拟机会保证这个类的构造方法的线程安全。
发生的时机:类的初始化时惰性的。main方法所在的类总会被首先初始化,首次访问这个方法的静态变量或静态方法,子类初始化,如果父类还没有初始化,则会子类访问父类的静态变量,触发父类的初始化。class.forName,new会导致初始化等。
不会触发初始化的情况:
访问static final静态常量、访问类对象的.class、创建该类的数组等。
Bootstrap ClassLoader:加载java_home的lib信息
Extension ClassLoader:加载java_home中的lib/ext中的信息
Application ClassLoader:加载应用的classpath的信息
自定义类加载器:自定义路径的信息
上面的四种类加载器存在上下级关系。同时从源码里面会看到其涉及双亲委派模式。
双亲委派模式:调用类加载器的loadClass方法时,查找类的规则。
查看此类是否已经加载,有上级的话,委派上级ExtClassLoader的loadClass,如果没有上级,则委派BootstrapClassLoader。如果每一层找不到,则找自定义类加载器加载。
什么时候我们会用到自定义类加载器:
1.想加载非classpath随意路径中的类文件
2.都是通过接口来使用实现,希望解耦时,常用在框架设计
3.这些类希望予以隔离,不同应用的同名类都可以加载,不冲突,常见于tomcat容器中