Class文件和JVM的恩怨情仇

2019-09-17 10:48:31来源:博客园 阅读 ()

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Class文件和JVM的恩怨情仇

类的加载时机

现在我们例子中生成的两个.class文件都会直接被加载到JVM中吗??

虚拟机规范则是严格规定了有且只有5种情况必须立即对类进行“初始化”(class文件加载到JVM中):

  • 创建类的实例(new 的方式)。访问某个类或接口的静态变量,或者对该静态变量赋值,调用类的静态方法
  • 反射的方式
  • 初始化某个类的子类,则其父类也会被初始化
  • Java虚拟机启动时被标明为启动类的类,直接使用java.exe命令来运行某个主类(包含main方法的那个类)
  • 当使用JDK1.7的动态语言支持时(....)

所以说:

  • Java类的加载是动态的,它并不会一次性将所有类全部加载后再运行,而是保证程序运行的基础类(像是基类)完全加载到jvm中,至于其他类,则在需要的时候才加载。这当然就是为了节省内存开销。

如何将类加载到jvm

class文件是通过类的加载器装载到jvm中的!

Java默认有三种类加载器:

Class文件和JVM的恩怨情仇

 

各个加载器的工作责任:

  • 1)Bootstrap ClassLoader:负责加载$JAVA_HOME中jre/lib/rt.jar里所有的class,由C++实现,不是ClassLoader子类
  • 2)Extension ClassLoader:负责加载java平台中扩展功能的一些jar包,包括$JAVA_HOME中jre/lib/*.jar或-Djava.ext.dirs指定目录下的jar包
  • 3)App ClassLoader:负责记载classpath中指定的jar包及目录中class

工作过程:

  • 1、当AppClassLoader加载一个class时,它首先不会自己去尝试加载这个类,而是把类加载请求委派给父类加载器ExtClassLoader去完成。
  • 2、当ExtClassLoader加载一个class时,它首先也不会自己去尝试加载这个类,而是把类加载请求委派给BootStrapClassLoader去完成。
  • 3、如果BootStrapClassLoader加载失败(例如在$JAVA_HOME/jre/lib里未查找到该class),会使用ExtClassLoader来尝试加载;
  • 4、若ExtClassLoader也加载失败,则会使用AppClassLoader来加载
  • 5、如果AppClassLoader也加载失败,则会报出异常ClassNotFoundException

其实这就是所谓的双亲委派模型。简单来说:如果一个类加载器收到了类加载的请求,它首先不会自己去尝试加载这个类,而是把请求委托给父加载器去完成,依次向上。

好处:

  • 防止内存中出现多份同样的字节码(安全性角度)

特别说明:

  • 类加载器在成功加载某个类之后,会把得到的 java.lang.Class类的实例缓存起来。下次再请求加载该类的时候,类加载器会直接使用缓存的类的实例,而不会尝试再次加载。

类加载详细过程

加载器加载到jvm中,接下来其实又分了好几个步骤:

  • 加载,查找并加载类的二进制数据,在Java堆中也创建一个java.lang.Class类的对象。
  • 连接,连接又包含三块内容:验证、准备、初始化。
  • 1)验证,文件格式、元数据、字节码、符号引用验证;
  • 2)准备,为类的静态变量分配内存,并将其初始化为默认值;
  • 3)解析,把类中的符号引用转换为直接引用
  • 初始化,为类的静态变量赋予正确的初始值。
Class文件和JVM的恩怨情仇

 

JIT即时编辑器

一般我们可能会想:JVM在加载了这些class文件以后,针对这些字节码,逐条取出,逐条执行-->解析器解析。

但如果是这样的话,那就太慢了!

我们的JVM是这样实现的:

  • 就是把这些Java字节码重新编译优化,生成机器码,让CPU直接执行。这样编出来的代码效率会更高。
  • 编译也是要花费时间的,我们一般对热点代码做编译,非热点代码直接解析就好了。

热点代码解释:一、多次调用的方法。二、多次执行的循环体

使用热点探测来检测是否为热点代码,热点探测有两种方式:

  • 采样
  • 计数器

目前HotSpot使用的是计数器的方式,它为每个方法准备了两类计数器:

  • 方法调用计数器(Invocation Counter)
  • 回边计数器(Back EdgeCounter)。
  • 在确定虚拟机运行参数的前提下,这两个计数器都有一个确定的阈值,当计数器超过阈值溢出了,就会触发JIT编译。
Class文件和JVM的恩怨情仇

 

回到例子中

按我们程序来走,我们的Java3yTest.class文件会被AppClassLoader加载器(因为ExtClassLoader和BootStrap加载器都不会加载它[双亲委派模型])加载到JVM中。

随后发现了要使用Java3y这个类,我们的Java3y.class文件会被AppClassLoader加载器(因为ExtClassLoader和BootStrap加载器都不会加载它[双亲委派模型])加载到JVM中

 

 

 

最后

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