Java学习笔记-全栈-Java基础-04-内存分析、类初始化与类加载
内存分析
在总体上,Jvm包含两个内存区,栈stack,堆heap(堆包含method area)。
一、栈
- 描述方法执行的内存模型,每个方法被调用都会创建一个栈帧(存储局部变量,操作数,方法出口等)
- JVM为每个线程创建一个栈,用于存放该线程执行方法的信息(实际参数、局部变量等)
- 栈属于线程私有,不能实现线程间的共享
- 先入后出
- 栈是由系统自动分配,速度快,是一个连续的内存空间
二、堆
- 用于存储对象
- JVM只有一个堆,被所有线程共享
- 堆是一个不连续的内存空间,分配灵活,速度慢
假设上图程序为Test.java 文件,则在命令行中编译后运行的命令是:java Test;这意味着,一开始直接执行整个类,因此最先构造方法区,将类中相关信息保存在方法区中,然后压main函数栈。
Method area(方法区、静态区)
- JVM只有一个方法区,被所有线程共享。
- 方法区实际也是堆,只是用于存储类、常量相关的信息。
- 用来存放程序中永远是不变或唯一的内容。(类信息(代码)、静态变量、静态方法、字符串常量等)
此时可以解释为什么字符串是不可变对象,当类加载的时候,字符串已经被放在method area中,对于相同字符串内容的对象(如String a="Hello"和String b=“Hello”)实际指向的是在method area中的同一个字符串常量。
一般情况下,Method area在类加载时已经确定,若对其操作(修改字符串),自然是无效的,只能创建新的变量。
常量池
- 全局字符串常量池String Pool 类加载完成后,在堆中生成字符串对象实例,存放字符串常量的引用值。
-
在编译阶段,存放常量(文本字符串、final常量等)和符号引用。
-
类加载完成后,将每个在Class Constant Pool中的符号引用转存到Runtime Constan Pool(即,每个class都有一个Runtime Constant Pool)。类解析之后,符号引用替换为直接引用,与String Pool引用值保持一致。
三、类加载过程
1. 加载
将class文件字节码内容加载到内存中,并将这些静态数据转换成方法区中的运行时数据,在堆中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象,作为方法区类数据的访问入口。需要类加载器的参与
2. 链接
将Java类的二进制代码合并到JVM的运行状态之中的过程
- 验证: 确保加载的类信息符合JVM规范,进行安全检测
准备 正式为类变量(static修饰)分配内存并设置变量初始值的阶段,这些内存都将在方法区中进行分配
解析 Method area中的符号引用替换为直接引用
3. 初始化(重要)
- 1.执行类构造器<clinit>()方法的过程:由编译器自动收集类中的所有类变量和静态语句块
- 2.初始化一个类时,若其父类还没有进行初始化,则先对其父类发起初始化(继承树回溯初始化)
- 3.JVM会保证类构造器<clinit>()在多线程中被正确加锁和同步
- 4.当访问一个Java类的静态域时,只有真正声明这个域的类才会被初始化
对于初始化的解释
初始化的过程非常重要,需要明确其中的每一步。
- 假设代码如下
class Parent { static { System.out.println("父类被初始化"); } } class Son extends Parent{ static { System.out.println("子类被初始化"); } } public class Test{ public static void main(String[] args) { Son p1 = new Son(); } }
- 输出结果:
父类被初始化 子类被初始化
涉及知识点:
1. 静态语句块被收集
2. 继承树回溯初始化
- 假设代码如下
package xmlStudy; class Parent { static String string="parent"; static { System.out.println("父类被初始化"); } } class Son extends Parent{ static { System.out.println("子类被初始化"); } } public class Test{ public static void main(String[] args) { System.out.println(Son.string); } }
- 输出结果:
父类被初始化 parent
- 代码分析
我在parent中加了一个静态变量string,然后在main中使用Son指向string,根据4.当访问一个Java类的静态域时,只有真正声明这个域的类才会被初始化,只有父类会被初始化
四、类的引用
1. 类的主动引用
类的主动引用一定会发生类的初始化
- new一个类对象
- 调用类的静态域(成员和方法),不包括final常量
- 使用java.lang.reflect包的方法堆类进行反射调用
- 虚拟机启动类,如命令行编译后执行 java Test ,则Test类一定会被初始化
- 继承树回溯初始化,当父类没有被初始化时,优先初始化父类。
2. 类的被动引用
类的被动引用不会发生类的初始化
- 访问静态域时,真正声明这个域的类才会被初始化(通过子类引用父类的静态变量,不会导致子类初始化,参照上面代码)
- 通过数组定义类引用,不会导致类的初始化
- 引用常量不会触发初始化(常量在编译阶段就被放入method area中)
五、类加载
1. 树状组合结构
- 引导类加载器(bootstrap): 用于加载java最底层核心库的内容(jre/lib/rt.jar,sun.boot.class.path),C语言编写
- 加载扩展类和应用程序类加载器,并指定他们的父类加载器
-
用于加载扩展库(jre/ext/*.jar,java.ext.dirs)
-
根据类路径(classpath, java.class.path)加载,一般的应用类都由其完成加载。
-
通过继承java.lang.ClassLoader实现自定义
除了引导类使用C写的,其他都是java写的(继承Java.class.ClassLoader类)
2. Java.class.ClassLoader类
作用:
- 根据指定类名称,找到或生成对应的字节码,然后从这些字节码中定义出一个Java实例。
- 负责加载Java应用所需资源,如配置文件、图像文件等。
3. 类加载器模式:双亲委托代理模式
接收到加载类的请求时,先层层上递给父类(直到最高的引导类加载器),若父类无法加载,再往下放一级,重复直到加载成功。
这种模式能够保证核心库的安全,比如,不可能出现用户定义Object类的情况。
但并非所有的类加载器都是这种模式,tomcat服务器的类加载器恰恰相反,由子类加载,子类加载失败再层层委托给父类进行加载。
4. 常见自定义类加载器:
1.文件系统类加载器
2.网络类加载器
3.解密加载器
- 将代码通过IO流进行加密
- 通过自定义的类加载器,实现对类的解密加载。
4.线程上下文类加载器:
- 由于某些API由Boot或Ext加载,而第三方厂商提供的“实现”(如JDBC)却是由App加载器加载,这就导致API与“实现”不匹配的情况(双亲委派机制导致)。这种问题称为API+SPI(service provide interface)问题。线程上下文类加载器用于解决此类问题。
- 常见的SPI由JDBC、JCE、JNDI、JAXP和JBI等。
5. 类加载器常见问题
- 一般情况下,保证同一个类关联的其他类都是由当前类的类加载器共同加载
- 需要动态加载资源时,至少可使用 system classloader or application classloader
- 当前类加载器
- 当前线程类加载器 每个线程都有一个关联的上下文类加载器,可用其避开双亲委派加载链。
- 使用new Thread()创建的线程,将自动继承父线程的类加载器。
- 若不进行更改,程序中的所有线程都将使用系统类加载器作为上下文类加载器。
- 点赞 2
- 收藏
- 分享
- 文章举报
- 第三天04 JAVA基础语法(变量)(学习笔记)
- 第三天04 JAVA基础语法(运算符)(学习笔记)
- Java基础学习笔记--对象的初始化
- 学习笔记_JavaSE_04_Java基础语法03
- 学习笔记(04):JavaWeb基础核心技术-5. 佟刚_JavaWEB_Servlet 的配置及生命周期方法
- Java学习笔记-全栈-web开发-04-HTTP&Servlet
- 深入Java虚拟机JVM类加载初始化学习笔记
- java基础学习笔记04
- 深入Java虚拟机JVM类加载初始化学习笔记
- JAVA基础学习笔记 day006_04二维数组
- JAVA基础学习笔记 day006_01数组的初始化的几种方式及其注意点
- 深入Java虚拟机JVM类加载初始化学习笔记
- thinkinginjava学习笔记04_初始化与清理
- Java学习笔记-全栈-Java基础-06-面向对象中的重点
- 深入Java虚拟机JVM类加载初始化学习笔记
- java基础增强之类加载器学习笔记
- 讲师笔记,Java基础学习之路之day09——静态(代码块),类加载,创建对象过程
- JAVA基础学习笔记 day005_作业04(嵌套循环02)
- java学习笔记--基础知识--数组的定义和初始化
- Java学习笔记-全栈-Java基础-12-Java动态编程