面試官：說一下類加載的過程

作者：李立敏 2021-07-28 10:08:19

開發(fā) 前端

「理解和方法的作用還是很有必要的，因?yàn)榻?jīng)常有些面試題問靜態(tài)代碼塊，構(gòu)造代碼塊，構(gòu)造函數(shù)的執(zhí)行順序。」

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加載

當(dāng)我們要使用一個類的時候，要通過ClassLoader將類加載到內(nèi)存中

「類加載階段主要完成如下三件事情」

通過全類名，獲取類的二進(jìn)制流
解析類的二進(jìn)制流為方法區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
創(chuàng)建一個java.lang.Class類的實(shí)例，表示該類型，作為方法區(qū)這個類的訪問入口

「通過全類名，獲取類的二進(jìn)制流的方式有很多種」

從zip壓縮包中獲取
從網(wǎng)絡(luò)中獲取
運(yùn)行時計(jì)算生成，如動態(tài)代理技術(shù)
...

「對于非數(shù)組類型的加載階段，即可以使用Java虛擬機(jī)內(nèi)置的類加載器去完成，也可以使用用戶自定義的類加載器去完成」

鏈接

「鏈接這個階段主要分為3個部分，驗(yàn)證，準(zhǔn)備，解析」

驗(yàn)證

「驗(yàn)證階段主要是確保Class文件的格式正確，運(yùn)行時不會危害虛擬機(jī)的安全」

驗(yàn)證階段的規(guī)則很多，但大致分為如下4個階段

「具體詳細(xì)的內(nèi)容，我就不詳細(xì)解釋了，可以看《深入理解Java虛擬機(jī)》，本篇文章偏向于做一個總結(jié)，把握類加載的一個整體流程，而不對細(xì)節(jié)進(jìn)行闡述」

準(zhǔn)備

「準(zhǔn)備階段主要是為類的靜態(tài)變量分配內(nèi)存，并將其初始化為默認(rèn)值」

常見的數(shù)據(jù)類型的默認(rèn)值如下

數(shù)據(jù)類型	默認(rèn)值
byte	(byte)0
short	(short)0
int	0
long	0L
float	0.0f
double	0.0d
boolean	false
char	'\u0000'
reference	null

「如果類靜態(tài)變量的字段屬性表中存在ConstantValue屬性，則直接執(zhí)行賦值語句」

那么什么情況下類靜態(tài)變量的字段屬性表中存在ConstantValue屬性呢?

類靜態(tài)變量為基本數(shù)據(jù)類型，并且被final修飾
類靜態(tài)變量為String類型，被final修飾，并且以字面量的形式賦值

為了方便查看Class文件的字節(jié)碼，我在IDEA中下載了一個插件jclasslib Bytecode viewer，非常方便。用如下代碼通過字節(jié)碼的形式驗(yàn)證一下

public class Person { 
 
    private static int age = 10; 
    private static final int length = 160; 
    private static final String name = "name"; 
    private static final String loc = new String("loc"); 
}

「所以length和name屬性在準(zhǔn)備階段就會賦值為ConstantValue指定的值」

「那么age和loc屬性會在哪個階段賦值呢?是在初始化階段，后面會詳細(xì)介紹哈」

解析

「將類，接口，字段和方法的符號引用(在常量池中)轉(zhuǎn)為直接引用」符號引用：用一組符號來描述所引用的目標(biāo) 直接引用;直接指向指向目標(biāo)的指針

加入我寫了一個如下的類

public class Student { 
 
    private String name; 
    private int age; 
 
    public String getName() { 
        return this.name; 
    } 
}

以字段為例，name和age對應(yīng)的對象并不是直接指向內(nèi)存地址，而是用字符串來進(jìn)行描述(即符號引用)。解析階段就是將這些描述轉(zhuǎn)為直接指向目標(biāo)的指針(即直接引用)

初始化

「執(zhí)行類靜態(tài)成員變量賦值語句和靜態(tài)代碼塊中的語句」

我們把上面的Student代碼改成如下形式

public class Student { 
 
    private String name; 
    private int age = 10; 
    private static int gender = 1; 
 
    { 
        System.out.println("構(gòu)造代碼塊"); 
    } 
 
    static { 
        System.out.println("靜態(tài)代碼塊"); 
    } 
 
    public Student() { 
        System.out.println("構(gòu)造函數(shù)"); 
    } 
 
    public String getName() { 
        return this.name; 
    } 
}

可以看到字節(jié)碼中包含了3個方法，getName方法我們知道，<init>和<clinit>方法里面執(zhí)行了哪些邏輯

從字節(jié)碼的角度分析一波

「<init>方法」

從字節(jié)碼可以看到方法的主要邏輯為

調(diào)用父類的方法
非靜態(tài)成員變量賦值
執(zhí)行構(gòu)造代碼塊
執(zhí)行構(gòu)造函數(shù)

「<clinit>方法」

從字節(jié)碼可以看到方法的主要邏輯為

執(zhí)行靜態(tài)變量的賦值語句
執(zhí)行靜態(tài)代碼塊中的語句
需要注意的一點(diǎn)是，「Java虛擬機(jī)會保證子類的方法執(zhí)行前，父類的方法已經(jīng)執(zhí)行完畢」

「理解和方法的作用還是很有必要的，因?yàn)榻?jīng)常有些面試題問靜態(tài)代碼塊，構(gòu)造代碼塊，構(gòu)造函數(shù)的執(zhí)行順序。」

我這里就直接總結(jié)一下結(jié)論，大家可以寫demo驗(yàn)證一下

「沒有繼承情況的執(zhí)行順序」

靜態(tài)代碼塊和靜態(tài)成員變量，執(zhí)行順序由編寫順序決定(只會執(zhí)行一次哈)
構(gòu)造代碼塊和非靜態(tài)成員變量，執(zhí)行順序由編寫順序決定
構(gòu)造函數(shù)

「有繼承情況的執(zhí)行順序」

父類的靜態(tài)(靜態(tài)代碼塊，靜態(tài)成員變量)，子類的靜態(tài)(靜態(tài)代碼塊，靜態(tài)成員變量)(只會執(zhí)行一次哈)
父類的非靜態(tài)(構(gòu)造代碼塊，非靜態(tài)成員變量)，父類的構(gòu)造函數(shù)
子類的非靜態(tài)(構(gòu)造代碼塊，非靜態(tài)成員變量)，子類的構(gòu)造函數(shù)