Java 类的生命周期


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一个类完整的生命周期,会经历五个阶段,分别为:加载、连接、初始化、使用、和卸载。其中的连接又分为验证、准备和解析三个步骤。如下图所示:

Java 类的生命周期

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1. 加载(Loading)

简单一句话概括,类的加载阶段就是:找到需要加载的类并把类的信息加载到 jvm 的方法区中,然后在堆区中实例化一个 java.lang.Class 对象,作为方法区中这个类的信息的入口。结合 jvm 的内存结构会比较好理解。

Java 类的生命周期

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这里的加载区别于类加载,类加载其实包括加载、连接、初始化三个阶段。类加载强调 jvm 能够直接使用所需的类,所以类必须完成初始化。

类的加载方式比较灵活,总结下来有如下几种:

  1. 据类的全路径名找到相应的 class 文件,然后从 class 文件中读取文件内容;(常用)
  2. 从 jar 文件中读取。(常用)
  3. 从网络中获取:比如 10 年前十分流行的 Applet。
  4. 根据一定的规则实时生成,比如设计模式中的动态代理模式,就是根据相应的类自动生成它的代理类。
  5. 从非 class 文件中获取,其实这与直接从 class 文件中获取的方式本质

2. 连接(Linking)

连接有验证、准备、解析三个阶段。

  1. 验证

进行类的合法性校验。会对比如字节码格式、变量与方法的合法性、数据类型的有效性、继承与实现的规范性等等进行检查,确保别加载的类能够正常的被jvm所正常运行。

  1. 准备

为类的静态变量分配内存,并设为 jvm 默认的初值;对于非静态的变量,则不会为它们分配内存。简单说就是分内存、赋初值。注意:设置初始值为 jvm 默认初值,而不是程序设定。规则如下:

  • 基本类型(int、long、short、char、byte、boolean、float、double)的默认值为 0
  • 引用类型的默认值为 null
  • 常量的默认值为程序中设定的值,比如在程序中定义 final static int a = 100,则准备阶段中 a 的初值就是 100。
  1. 解析

这一阶段的任务就是把常量池中的符号引用转换为直接引用。这样程序在执行时就能直接定位到所引用的类、方法或字段所对应的内存地址或偏移量,从而执行相应的操作。

例如:

String str = "Hello";
int length = str.length();

在这段代码中,str.length() 就是一个符号引用,它指向了 String类的 length() 方法。在解析阶段,Java 虚拟机将这个符号引用解析为 String 类的实际 length() 方法的直接引用,以便在执行时直接调用该方法。

3. 初始化(Initialization)

类初始化阶段是类加载过程的最后一步。而也是到了该阶段,才真正开始执行类中定义的 java 程序代码(字节码),之前的动作都由虚拟机主导。

jvm对类的加载时机没有明确规范,但对类的初始化时机有:只有当类被直接引用的时候,才会触发类的初始化。类被直接引用的情况有以下几种:

  1. 通过以下几种方式:
  • new关键字创建对象
  • 读取或设置类的静态变量
  • 调用类的静态方法
  1. 通过反射方式执行里面的三种方式

  2. 初始化子类的时候,会触发父类的初始化

  3. 作为程序入口直接运行时(调用main方法)

  4. 接口实现类初始化的时候,会触发直接或间接实现的所有接口的初始化

关于类的初始化,记住两句话:

  1. 类的初始化,会自上而下运行静态代码块或静态赋值语句,非静态与非赋值的静态语句均不执行。

  2. 如果存在父类,则父类先进行初始化,是一个典型的递归模型。

区别于对象的初始化,类的初始化所做的一起都是基于类变量或类语句的,也就是说执行的都是共性的抽象信息。而我们知道,类就是对象实例的抽象。

4. 使用(Using)

类的使用分为直接引用和间接引用。

直接引用与间接引用等判别条件,是看对该类的引用是否会引起类的初始化

直接引用已经在类的初始化中的有过阐述,不再赘述。而类的间接引用,主要有下面几种情况:

  1. 当引用了一个类的静态变量,而该静态变量继承自父类的话,不引起初始化

  2. 定义一个类的数组,不会引起该类的初始化

  3. 当引用一个类的的常量时,不会引起该类的初始化

5. 卸载(Unloading)

当类使用完了之后,类就要进入卸载阶段了。那何为衡量类使用完的标准呢?

  1. 该类所有的实例都已经被回收,也就是 java 堆中不存在该类的任何实例。

  2. 加载该类的 ClassLoader 已经被回收。

  3. 该类对应的 java.lang.Class 对象没有任何地方被引用,无法在任何地方通过反射访问该类的方法。

如果以上三个条件全部满足,jvm 就会在方法区垃圾回收的时候对类进行卸载,类的卸载过程其实就是在方法区中清空类信息,java 类的整个生命周期就结束了。

提醒:本文发布于109天前,文中所关联的信息可能已发生改变,请知悉!

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