## 1. 类加载过程 类的加载就是将类文件载入内存，并创建对应的Class对象的过程。 类的加载过程一般分为三个阶段：**加载阶段**、**连接阶段**、**初始化阶段**  ### **1.1 加载阶段** > **加载是类加载过程的一个阶段** 1. 通过类的全限定名来获取类的二进制字节流 2. 将字节流代表的静态存储结构转化为**方法区**的动态运行时结构 3. 在**内存中（堆内存）** 生成java.long.Class对象，作为程序访问方法区类型数据数据入口 ### **1.2 连接阶段** 连接阶段可以细分为三个阶段： #### **1.2.1 验证** > 主要检查二进制文件的正确性（是否符合当前jvm的规范要求），比如class的版本，class的魔术因子是否正确 验证阶段大致上会完成下面四个阶段的检验动作：文件格式验证、元数据验证、字节 码验证和符号引用验证。 **1. 文件格式验证** （格式验证） 第一阶段要验证字节流是否符合Class文件格式的规范，并且能被当前版本的虚拟机处理。这一阶段可能包括下面这些验证点： * 是否以魔数0xCAFEBABE开头。 * 主、次版本号是否在当前Java虚拟机接受范围之内。 * 常量池的常量中是否有不被支持的常量类型（检查常量tag标志）。 * 指向常量的各种索引值中是否有指向不存在的常量或不符合类型的常量。 * CONSTANT_Utf8_info型的常量中是否有不符合UTF-8编码的数据。 * Class文件中各个部分及文件本身是否有被删除的或附加的其他信息。 **2. 元数据验证**（语法验证） 第二阶段是对字节码描述的信息进行语义分析，以保证其描述的信息符合《Java语言规范》的要求，这个阶段可能包括的验证点如下： * 这个类是否有父类（除了java.lang.Object之外，所有的类都应当有父类）。 * 这个类的父类是否继承了不允许被继承的类（被final修饰的类）。 * 如果这个类不是抽象类，是否实现了其父类或接口之中要求实现的所有方法。 * 类中的字段、方法是否与父类产生矛盾（例如覆盖了父类的final字段，或者出现不符合规则的方法重载，例如方法参数都一致，但返回值类型却不同等）。 **3. 字节码验证**(安全验证) 第三阶段是整个验证过程中最复杂的一个阶段，主要目的是通过数据流分析和控制流分析，确定程序语义是合法的、符合逻辑的。在第二阶段对元数据信息中的数据类型校验完毕以后，这阶段就要对类的方法体（Class文件中的Code属性）进行校验分析，保证被校验类的方法在运行时不会做出危害虚拟机安全的行为，例如： 保证任意时刻操作数栈的数据类型与指令代码序列都能配合工作，例如不会出现类似于“在操作栈放置了一个int类型的数据，使用时却按long类型来加载入本地变量表中”这样的情况。 保证任何跳转指令都不会跳转到方法体以外的字节码指令上。 保证方法体中的类型转换总是有效的，例如可以把一个子类对象赋值给父类数据类型，这是安全的，但是把父类对象赋值给子类数据类型，甚至把对象赋值给与它毫无继承关系、完全不相干的一个数据类型，则是危险和不合法的。 **4. 符号引用验证**（引用访问的验证） 最后一个阶段的校验行为发生在虚拟机将符号引用转化为直接引用 [3] 的时候，这个转化动作将在连接的第三阶段——解析阶段中发生。符号引用验证可以看作是对类自身以外（常量池中的各种符号引用）的各类信息进行匹配性校验，通俗来说就是，该类是否缺少或者被禁止访问它依赖的某些外部类、方法、字段等资源。本阶段通常需要校验下列内容： * 符号引用中通过字符串描述的全限定名是否能找到对应的类。 * 在指定类中是否存在符合方法的字段描述符及简单名称所描述的方法和字段。 * 符号引用中的类、字段、方法的可访问性（private、protected、public、<package>）是否可被当前类访问。 符号引用验证的主要目的是确保解析行为能正常执行，如果无法通过符号引用验证，Java虚拟机将会抛出一个java.lang.IncompatibleClassChangeError的子类异常，典型的如： java.lang.IllegalAccessError、java.lang.NoSuchFieldError、java.lang.NoSuchMethodError等。 #### **1.2.2 准备** > 为类变量（static修饰的静态变量）分配内存，并为之初始化默认值（不包括实例变量）  正确值是在初始化阶段分配的 ``` public static int value = 123; ``` 准备阶段：value = 0； 解析阶段 value = 123；正确值 上面提到在“通常情况”下初始值是零值，那言外之意是相对的会有某些“特殊情况”：如果类字段的字段属性表中存在ConstantValue（final可确定字面量）属性，那在准备阶段变量值就会被初始化为ConstantValue属性所指定的初始值，假设上面类变量value的定义修改为： public static final int value = 123; 编译时Javac将会为value生成ConstantValue属性，在准备阶段虚拟机就会根据Con-stantValue的设置将value赋值为123。 #### **1.2.3 解析** > 是虚拟机将常量池中的符号引用替换为直接引用的过程 * 符号引用（Symbolic References）： 符号引用以一组符号来描述所引用的目标，符号可以是任何形式的字面量，只要使用时能无歧义地定位到目标即可。符号引用与虚拟机实现的内存布局无关，引用的目标并不一定是已经加载到虚拟机内存当中的内容。 * 直接引用： 是可以直接指向目标的指针、相对偏移量或者是一个能间接定位到目标的句柄。 ### 1.3 初始化阶段 > 1. 直到初始化阶段，虚拟机才真正执行Java程序的代码，初始化阶段就是执行类**构造器`<clinit>()`方法**的过程，为类的变量赋予正确的初始值（定义类变量指定的值） > 2. `<clinit>()`方法是由编译器自动收集类中的所有**类变量的赋值动作**和**静态语句块（static{}块）** 中的语句合并产生的，编译器收集的顺序是由语句在源文件中出现的顺序决定的，静态语句块中只能访问到定义在静态语句块之前的变量，定义在它之后的变量，在前面的静态语句块可以赋值，但是不能访问 ``` public class Test { static { i = 0; // 给变量复制可以正常编译通过 System.out.print(i); // 这句编译器会提示“非法向前引用” } static int i = 1; } ``` > 3. `<clinit>()`方法与类的构造函数（即在虚拟机视角中的实例构造器`<init>()`方法）不同，它不需要显式地调用父类构造器，Java虚拟机会保证在子类的<clinit>()方法执行前，父类的<clinit>()方法已经执行完毕。因此在Java虚拟机中第一个被执行的<clinit>()方法的类型肯定是java.lang.Object。 > 4. `<clinit>()`方法对于类或接口来说并不是必需的，如果一个类中没有静态语句块，也没有对变量的赋值操作，那么编译器可以不为这个类生成<clinit>()方法。 > 5. java虚拟机保证 `<clinit>()`多线程加锁同步执行（线程安全-静态内部类失效单例） ``` static class Parent { public static int A = 1; static { A = 2; } } static class Sub extends Parent { public static int B = A; } public static void main(String[] args) { System.out.println(Sub.B); //输出2，先执行父类的类构造器 } ```  1. 在类的连接阶段的准备过程，三个类变量都被初始化的默认值 x=0,y=0,instance=null 2. 类的初始化阶段，为类设置正确值 x=0,y=0,instance=new Instance() 这里会先执行Instance的构造方法 得到 x=1,y=1,instance=new Instance() 3. 接着为x,y初始化，x有指定0，y没有显示的赋值，所以x被赋值为正确值0，x=0,y=1，y还是1。 **x=0,y=1**