由一道面試題理解類加載機(jī)制-創(chuàng)新互聯(lián)
前言
不了解JVM的類加載機(jī)制你也可以coding,但是當(dāng)你了解之后，可以讓你在coding的時(shí)候避免很多坑，本文將以一道常見的面試題去剖析一下。本文參考 深入理解Java虛擬機(jī)（第2版） 。
1 public class ClassLoadTest {
2 private static ClassLoadTest test = new ClassLoadTest();
3
4 static int x;
5 static int y = 0;
6
7 public ClassLoadTest() {
8 x++;
9 y++;
10 }
11
12 public static void main(String[] args) {
13 System.out.println(test.x);
14 System.out.println(test.y);
15 }
16}這里大家可以先猜測(cè)一下答案，可能結(jié)果會(huì)出乎你的意料~
類加載過程
先用一個(gè)圖簡(jiǎn)單的描述一下類加載的這個(gè)過程
加載
這個(gè)過程相當(dāng)于從本地或者網(wǎng)絡(luò)端去讀取一個(gè)字節(jié)流，然后將一些靜態(tài)儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成方法區(qū)中運(yùn)行時(shí)期的數(shù)據(jù)，最后生成一個(gè)代表這個(gè)類的Class對(duì)象，作為方法區(qū)訪問這個(gè)類的入口。
例如：
咱們可以通過一個(gè)類的全限定名去加載類
通過jar、war包去加載類
通過http請(qǐng)求去第三方平臺(tái)上拉取指定的類來加載
- 運(yùn)行時(shí)計(jì)算生成，例如Cglib動(dòng)態(tài)代理等等
針對(duì)上述例子，這里是加載一個(gè)?ClassLoadTest.class對(duì)象。
驗(yàn)證
要理解這個(gè)環(huán)節(jié)并不是很難，一個(gè)東西要放到JVM上去運(yùn)行，咱們肯定得對(duì)其進(jìn)行一些過濾，不能啥都往上丟，這里的驗(yàn)證簡(jiǎn)單的舉幾個(gè)例子:
文件格式的驗(yàn)證：
①是否以魔數(shù)0xCAFEBABE開頭；?
②主次版本號(hào)是否在當(dāng)前虛擬機(jī)處理范圍內(nèi)；?
③常量池中的常量是否有不被支持的常量類型等等。元數(shù)據(jù)的驗(yàn)證：
①這個(gè)類是否有父類；?
②這個(gè)類的父類是否繼承了不被允許繼承的類(final修飾的類)；?
③這個(gè)類不是抽象類，是否實(shí)現(xiàn)了所有接口中要實(shí)現(xiàn)的方法等等。字節(jié)碼的驗(yàn)證：
①保證跳轉(zhuǎn)指令不會(huì)跳轉(zhuǎn)到方法體以外的字節(jié)碼指令上；?
②保證方法體中的類型轉(zhuǎn)換是有效的等等。- 符號(hào)引用的驗(yàn)證：
①能否通過類的全限定名去找到對(duì)應(yīng)的類；?
②符號(hào)引用中的類、字段、方法是否可以被當(dāng)前類訪問等等。
準(zhǔn)備過程
這個(gè)過程相當(dāng)于給類變量分配內(nèi)存并設(shè)置變量初始值的階段，這些變量所使用的內(nèi)存都將在方法區(qū)中進(jìn)行分配。
針對(duì)上述例子：
1test = null;
2x = 0;
3y = 0;注意：這里有個(gè)特殊情況，如果該字段被?final修飾，那么在準(zhǔn)備階段改字段就會(huì)被設(shè)置成咱們自定義的值。?public static final int?value?= 11,在準(zhǔn)備階段就會(huì)直接賦值11，并不是該變量的初始值。
解析過程
將符號(hào)引用轉(zhuǎn)換成直接引用的過程。這里有兩個(gè)名詞?符號(hào)引用和?直接引用。
符號(hào)引用：符號(hào)引用與虛擬機(jī)的布局無關(guān)，甚至引用的目標(biāo)不一定加載到了內(nèi)存中。符號(hào)可以是任何形式的字面量，只要使用時(shí)能夠準(zhǔn)確的定位到目標(biāo)即可。
- 直接引用：直接引用可以直接指向目標(biāo)的指針、相對(duì)偏移量或是一個(gè)能間接定位到目標(biāo)的句柄。直接引用與虛擬機(jī)布局有關(guān)，如果有了直接引用，那么引用的目標(biāo)必定已經(jīng)在內(nèi)存中存在。
而解析過程又會(huì)針對(duì)類、字段、方法進(jìn)行解析，解析失敗則會(huì)拋出相應(yīng)的異常。例如在解析時(shí)發(fā)現(xiàn)沒有訪問權(quán)限會(huì)拋出?java.lang.IllegalAccessException異常，查詢不到引用字段會(huì)拋出?java.lang.NoSuchFieldException異常，查詢不到方法會(huì)拋出?java.lang.NoSuchMethodException異常等等。
初始化
在準(zhǔn)備階段，變量已經(jīng)賦值過系統(tǒng)要求的默認(rèn)值，在初始化階段，則會(huì)根據(jù)程序制定的主觀計(jì)劃去初始化類變量和其他資源。這句話聽起來有些繞口，根據(jù)上述例子，實(shí)際上就是：
1test = new ClassLoadTest();// x = 1;y =1
2y = 0;這個(gè)過程，由于?x咱們自己并沒有去設(shè)定一個(gè)值，所以初始化階段它不會(huì)發(fā)生任何改變,但是?y咱們有設(shè)定一個(gè)值0，所以最后造成最終結(jié)果為?x = 1;y = 0。
ps：在同一個(gè)類加載器下，一個(gè)類只會(huì)初始化一次。多個(gè)線程同時(shí)初始化一個(gè)類，只有一個(gè)線程能正常初始化，其他線程都會(huì)進(jìn)行阻塞等待，直到活動(dòng)線程執(zhí)行初始化方法完畢。
總結(jié)
對(duì)于上面這個(gè)面試題，咱們用流程圖簡(jiǎn)單的描述一下：
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