深入理解JVM（1）

1. 类加载

• 在java代码中，类型的加载、连接、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
  解释：
  △注意此处的 “类型” 指的是类，也就是具体的 class， 而非对象。 举个例子就是：加载的 Objcet 这个类的二进制字节码文件，而不是 new Object 的对象，在这个阶段不存在对象的概念。
  △它加载的来源有这么几种：①磁盘上的字节码②动态生成的字节码③网络来源
  △还有一个重要的概念是 runtime，运行期间完成的，好多编译型语言都是在编译时完成的加载和连接，而java这样做，印证了第二句话。
  延伸：加载、连接、初始化JVM并非是严格按照这个顺序，JVM有相应的规范，但规范对某些地方做了详细规定，对有些地方仅做了一些描述。这样的话虚拟机厂商就可以自由的发挥了，只要最终的要求实现功能一致就可以，不用拘泥于其底层是怎么实现的，是不是和JDBC的很像？
  疑问：java本身是一门静态类型的语言，很多的特性又具有动态语言才能拥有的特质？

2. 类加载器

• 顾名思义，既然是“器”，那就是对应的类型加载的具体实现。而类加载做的事情不过是将字节码文件，无论何处来的，加载到内存当中，供JVM机进程使用。
• JVM与程序的生命周期（遇到以下几种情况，java虚拟机将结束声明周期）：
  ①执行了System.exit();
  ②程序正常执行结束
  ③程序在执行过程中遇到了异常或错误而异常终止
  ④由于操作系统出现错误导致JVM终止

3. 类的加载、连接、初始化
   

• 加载：查找并加载类的二进制数据 (类加载器对应于这一过程）
• 连接
  △ 验证：确保被加载类的正确性
  要理解的是java只不过是一门语言，是方便我们程序员来进行编程，提高效率而呈现出的一种语言形式，其核心在JVM机和运行的字节码文件，如果说其他的语言编译后也符合class文件的格式，那么它也能在JVM机上运行，和java没有区别。语言只不过是程序员和class文件之间的桥梁而已。你要是牛逼直接写二进制字节码文件也可以，但是不现实，效率太低，没有必要。因此在被类型加载之后所面临的问题是：验证字节码文件的正确性。因为很容易被篡改，无论是磁盘上的人为操作，或者网络上的字节码文件
  △ 准备：为类的静态变量分配内存，并将其初始化为默认值
  可以看到首要做的就是为静态变量赋值。不管有没有赋值，都得先初始化为默认值，之后在初始化阶段再赋值。可见程序并不聪明
  △ 解析：把类中的符号引用转换为直接引用
  画个图来解释直接引用和间接引用：
  
• 初始化：为类的静态变量赋予正确的初始值
• 使用：调用对象、相关方法。 （运行中）
• 卸载：class文件驻留在内存中使用完之后当然要卸载，一方面释放内存，另一方面方便后来人

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• java程序对类的使用方式可以分为两种
  △ 主动使用
  ①创建类实例
  ②访问某个类或者接口的静态变量（getstatic），或者对该静态变量赋值（putstatic）,调用该类的静态方法（invokestatic）。
  ③反射（如Class.forName(“com.test.Test”)）
  ④初始化一个类的子类
  很有意思啊这里，只有主动使用才会初始化，而方式只有这六种，而一个类的子类初始化那么对应的只有5种，加上最后一种不常见，所以有四种。看下面代码
  ⑤JVM启动时被标明为启动类的类（含有main方法的类）
  ⑥JDK1.7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对应类没有初始化
  △ 被动使用
  除了主动使用之外就是被动使用，他两构成了一个全集

• 所有的JVM实现都遵循了：在每个类或接口被JAVA程序“ 首次主动使用 ”时才初始化它们。
  除了以上六种情况之外，其他的都属于被动使用，都不会导致类的初始化。记住是初始化！加载、连接阶段可能有，也可能没有，唯一能够确定的是肯定没有初始化

• 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，然后内存中创建了一个java.lang.Class对象，用来封装在方法区内的数据结构。再次明确字节码文件加载的方式：
  ①从本地系统磁盘上加载
  ②通过网络下载
  ③从zip、jar等归档文件中加载.class文件
  ④从专有数据库中提取字节码文件
  ⑤将java源文件动态编译为字节码文件（动态代理、web开发）

• 案例：

  package com.test;
  
  public class Test1 {
  	static {
  		System.out.println("main方法初始化");
  	}
  	public static void main(String[] args) {
  		System.out.println(Child.p);
  	}
  }
  
  class Parent{
  	public static String p = "我是爸爸";
  	
  	static {
  		System.out.println("父类初始化");
  	}
  }
  
  class Child extends Parent{
  //	public static String p = "我是儿子";
  	static {
  		System.out.println("子类初始化");
  	}
  }
  

  
  去除注释之后：
  
  注：父类必须先行初始化

  • 问：在第一个运行程序中子类既然没有初始化，那么它加载了吗？

  • 
    
    首先加载的类是Object类，在C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_121\jre\lib\rt.jar下
    
    可以看到三个类依次的加载顺序

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

• 案例2：
  
  
  常量在编译阶段会存到调用该常量的方法所在类的常量池中。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到了MyTest2常量池中，之后MyTest2和MyParent2就没有任何关系，甚至我们可以将MyParent2的class文件删除
  
  反编译Test2.class：
  
  
  
  解释：这里的助记符其实都有对应的类实现，快捷键CTRL+SHIFT+T，查找对应的助记符（大写），会发现对应的类。如下图：
  
  
  

• 运行期常量
  
  仿照上一个案例，删掉编译后的Parent3.class文件，报出下列错误：
  
  当一个静态常量的值并不能够在编译期确定下来，那么其值就不会放到调用类的常量池中。这时候程序运行时，会导致主动使用这个常量所在的类，显然会导致这个类被初始化
  

  package com.test;
  public class Test4 {
  	public static void main(String[] args) {
  		//首次主动使用
  //		Parent4 parent4 = new Parent4();
  		Parent4 parent4[] = new Parent4[1];
  		System.out.println(parent4.getClass());
  		System.out.println(parent4.getClass().getSuperclass());
  		Parent4 parent5[][] = new Parent4[1][1];
  		System.out.println(parent5.getClass());
  		System.out.println(parent5.getClass().getSuperclass());
  	}
  }
  class Parent4{
  	static {
  		System.out.println("Parent4");
  	}
  }
  

  
  对于数组实例来说，其类型是由JVM在运行期间动态生成的，表示为[Lcom.test.Parent4，这种形式。动态生成的数组其父类是Object类。并不是com.test.Parent4的实例，所以不在主动使用的范畴之内。
  对于数组来说，javadoc经常将构成数组的元素称为Component，实际上就是将数组降低一个维度后的类型。比如二维数组对应的就是一维数组，一维数组就对应具体的类型。反编译代码如下：
  
  

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