Java之三:Java类的装载、链接和初始化

来源:互联网 发布:图片二维码识别软件 编辑:程序博客网 时间:2024/03/29 02:32

本博文主要讲述Java类的装载、链接和初始化

Java类执行的一般过程:

    一般的Java应用开发过程:开发人员编写的是Java源代码文件(.java),IDE会负责调用Java的编译器把Java源代码编译成平台无关的字节代码(byte code),以类文件的形式保存在磁盘上(.class)。Java虚拟机(JVM)会负责把Java字节代码加载并执行。Java通过这种方式来实现其“Write once ,run anywhere” 的目标。

    Java字节代码的表现形式是字节数组(byte[]),而Java类在JVM中的表现形式是java.lang.Class类的对象。一个Java类从字节代码到能够在JVM中被使用,需要经过加载、链接和初始化这三个步骤。这三个步骤中,对开发人员直接可见的是Java类的加载,通过使用Java类加载器(class loader)可以在运行时刻动态的加载一个Java类;而链接和初始化则是在使用Java类之前会发生的动作。

加载(Loading)

    1. 通过类的全名产生对应类的二进制数据流。(注意,如果没找到对应类文件,只有在类实际使用时才抛出错误。)

    2. 分析并将这些二进制数据流转换为方法区(JVM 的架构:方法区、堆,栈,本地方法栈,pc 寄存器)特定的数据结构(这些数据结构是实现有关的,不同 JVM 有不同实现)。这里处理了部分检验,比如类文件的魔数的验证,检查文件是否过长或者过短,确定是否有父类(除了 Object 类)。

    3. 创建对应类的 java.lang.Class 实例(注意,有了对应的 Class 实例,并不意味着这个类已经完成了加载和链接!)。

链接(Linking)

   1. 验证(verification):链接的第三部解析会把类中成员方法、成员变量、类和接口的符号引用替换为直接引用,而在这之前,需要检测被引用的类型正确性和接入属性是否正确(就是 public ,private 的的问题),诸如检查 final class 又没有被继承,检查静态变量的正确性等等。(注意到实际上有一部分验证过程已经在加载的过程中执行了。)

    2. 准备(preparation):对类的成员变量分配空间。虽然有初始值,但这个时候不会对他们进行初始化(因为这里不会执行任何 Java 代码)。具体如下:所有原始类型的值都为 0。如 float: 0f, int: 0, boolean: 0(注意 boolean 底层实现大多使用 int),引用类型则为 null。值得注意的是,JVM 可能会在这个时期给一些有助于程序运行效率提高的数据结构分配空间。

    3. 解析(Resolution):为类、接口、方法、成员变量的符号引用定位直接引用(如果符号引用先到常量池中寻找符号,再找先应的类型,无疑会耗费更多时间),完成内存结构的布局。

初始化类(Initialization)

   1. 如果基类没有被初始化,初始化基类。

    2. 有类构造函数,则执行类构造函数。

    类构造函数是由 Java 编译器完成的。它把类成员变量的初始化和 static 区间的代码提取出,放到一个的方法中。这个方法不能被一般的方法访问(注意,static final 成员变量不会在此执行初始化,它一般被编译器生成 constant 值)。

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