2. JVM 初篇

类加载

• 在Java代码中，类型的加载、连接与初始化过程都是在程序运行期间完成的
• 提供了更大的灵活性，增加了更多的可能性

Java虚拟机与程序的生命周期

jvm.PNG

在如下几种情况下，Java虚拟机将结束生命周期

• 执行了System.exit()方法
• 程序正常执行结束
• 程序在执行过程中遇到了异常或错误而异常终止
• 由于操作系统出现错误而导致Java虚拟机进程终止

类的加载、连接与初始化

• 加载：查找并加载类的二进制数据
• 连接
  • 验证：确保被加载的类的正确性
  • 准备：为类的静态变量分配内存，并将其初始化为默认值
  • 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 Test {
  public static int a = 1; // 准备阶段a的值为0
}

类的使用与卸载

• 使用
• 卸载

Java程序对类的使用方式可分为两种

• 主动使用
• 被动使用

所有的Java虚拟机实现必须在每个类或接口被Java程序“首次主动使用”时才初始化他们

主动使用（七种）

• 创建类的实例
• 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（如Class.forName("com.test.Test")）
• 初始化一个类的子类
• Java虚拟机启动时被标明为启动类的类（Java Test）
• JDK1.7开始提供的动态语言支持： java.lang.invoke.MethodHandle实例的解析结果REF_getStatic, REF_putStatic,REF_invokeStatic句柄对应的类没有初始化则初始化

助记符

• getStatic
• putStatic
• invokeStatic

除了以上七种情况，其他使用Java类的方式都被看作是对类的被动使用,都不会导致类的初始化

类的加载

• 类的加载指的是将类的.class文件中的二进制数据读入到内存中，将其放在运行时数据区的方法区内，然后在内存中创建一个
  java.lang.Class对象（规范并未说明Class对象位于哪里，HotSpot虚拟机将其放在了方法区中）用来封装类在方法区的数据结构

• 加载.class文件的方式

  • 从本地系统中直接加载
  • 通过网络下载.class文件
  • 从zip,jar等归档文件中加载.class文件
  • 从专有数据库中提取.class文件
  • 将Java源文件动态编译为.class文件

public class MyTest1 {

  public static void main(String[] args) {

    // 1. 对于静态字段来说，只有直接定义了该字段的类才会被初始化
    // 2. 当一个类在初始化时，要求其父类全部都已经初始化完毕

    // System.out.println(MyChild1.str);

    System.out.println(MyChild1.str);

    // 发现加载了MyChild1类，但未初始化
    // [Loaded com.yhyecho.classload.MyParent1 from file:/C:/MySpace/jvm/target/classes/]
    // [Loaded com.yhyecho.classload.MyChild1 from file:/C:/MySpace/jvm/target/classes/]

    // JVM参数配置规则
    // -XX:+TraceClassLoading, 用于追踪类的加载信息并打印出来

    // -XX:+<option>, 表示开启option选项
    // -XX:-<option>, 表示关闭option选项
    // -XX:<option>=<value>, 表示将option选项的值设置为value

  }

}

class MyParent1 {

  static String str = "hello world";

  static {
    System.out.println("MyParent1 static block");
  }
}

class MyChild1 extends MyParent1 {

  static String str2 = "welcome";

  static {
    System.out.println("MyChild static block");
  }
}

JVM参数配置规则

• -XX:+TraceClassLoading, 用于追踪类的加载信息并打印出来
• -XX:+<option>, 表示开启option选项
• -XX:-<option>, 表示关闭option选项
• -XX:<option>=<value>, 表示将option选项的值设置为value

public class MyTest2 {

  public static void main(String[] args) {

    // 常量在编译阶段会存入到调用这个常量的方法所在的类的常量池中,
    // 本质上，调用类并没有直接引用到定义常量的类, 因此并不会触发定义常量类的初始化

    // 注意：这里指的是将常量存放在MyTest2的常量池中，之后MyTest2与MyParent2就没有任何关系了
    // 甚至，我们可以将MyParent2的class文件删除

    System.out.println(MyParent2.str);

    System.out.println(MyParent2.s);

    System.out.println(MyParent2.i);

    System.out.println(MyParent2.m1);

    System.out.println(MyParent2.m);

    // 使用javap -c MyTest2.class 反编译字节码
    // 惊喜的发现一些助记符
    // ldc表示将int，float或是String类型的常量值从常量池中推送至栈顶
    // bipush表示将单字节(-128 ~ 127) 的常量值推送至栈顶
    // sipush表示将一个短整型常量值(-32768 ~ 32767) 推送至栈顶
    // iconst_1表示将int类型1推送至栈顶(iconst_1 ~ iconst_5)
  }
}

class MyParent2 {

  // 1.
  // static String str = "hello world";

  // 2. 常量池
  static final String str = "hello world";

  static final short s = 127;

  static final int i = 128;

  static final int m1 = 1;

  static final int m = 6;

  static {
    System.out.println("MyParent2 static block");
  }

}

public class MyTest3 {

  // 当一个常量的值并非编译期间可以确定的，那么其值就不会被放到调用类的常量池中，
  // 这时在程序运行时,会导致主动使用这个常量所在的类，显然会导致这个类的被初始化。
  public static void main(String[] args) {
    System.out.println(MyParent3.str);
  }
}

class MyParent3 {

  static final String str = UUID.randomUUID().toString();

  static {
    System.out.println("MyParent3 static code");
  }
}