Java类的加载和实例化全过程解析

超、凢脫俗 2022-01-12 02:05 256阅读 0赞

### Java类的加载和实例化全过程解析 ###

*  1.类加载
 *   *  1.1 类加载器选择
     *  1.2 类装载
     *  1.3 类验证
     *  1.4 分配内存
     *  1.5初始化零值
     *  1.6设置对象头
     *  1.7执行init方法
 *  特例
 *   *  String类型

本篇解析中，默认首次new时类还未加载，并使用的是应用程序类加载器。

# 1.类加载 #

## 1.1 类加载器选择 ##

根据双亲委派模型，选择出该类的类加载器。

## 1.2 类装载 ##

1.  类加载器通过全限定名获取类的.class文件。
2.  解析二进制数据流中的数据转换为方法区运行时的数据结构，类似于封装的一个过程。
3.  堆中创建该类的Class对象，作为方法区数据访问的入口。

（数组类型不通过类加载器创建，而是JVM直接创建）

## 1.3 类验证 ##

验证是为了保证加载的字节码是合法并符合规范的。  
  
主要验证的有`格式检查`（版本号，长度，魔数）、`语意检查`（检查规定的规则，例如是否继承了final，抽象方法是否有实现这类的）、`字节码验证`（参数的赋值类型是否一致，函数调用是否传递正确参数这类）、`符号引用验证`（检查引用的类、方法是否存在）。

## 1.4 分配内存 ##

类加载检查通过后，JVM为新对象分配内存，对象所需的内存大小在类加载完成后就可以确定了。  
  
分配内存的方式有`指针碰撞`和`空闲列表`两种，选择哪一种分配方式由堆内存是否规整在决定，堆内存是否规整由采用的垃圾回收器决定（会不会产生内存碎片）。

> 指针碰撞：
> 
> > 1.  适用场合：适用于`没有内存碎片`的情况下。
> > 2.  原理：垃圾清理时，生存的对象全部整合到一边连续的内存中，中间有个分界指针，只要从指针开始向未分配的方向移动指定大小的空间即可。
> > 3.  GC回收算法：使用标记压缩法、复制算法等整理内存的算法。
> 
> 空闲列表：
> 
> > 1.  适用场合：适用于堆内存不规则的情况下
> > 2.  原理：JVM会维护一个列表，列表中记录哪些内存块是可用的和大小，在分配的时候，从列表中寻找足够大的内存块划分给对象实例，然后更新列表

内存分配时主要是使用CAS乐观锁来解决线程安全问题。

## 1.5初始化零值 ##

分配完内存后，为对象中的成员变量设置“零值”，例如int类型零值为0，布尔类型零值为false。

## 1.6设置对象头 ##

初始化零值完毕后，虚拟机需要对对象头中的信息进行设置，例如元数据信息，对象的哈希码，对象的GC分带年龄信息等等。

## 1.7执行init方法 ##

完成上述方法后，对象在虚拟机中算是创建完成了，接着就需要按照程序的编写进行初始化，例如对成员变量的赋值，构造方法的执行等。

# 特例 #

## String类型 ##

String类型的创建比较特殊，因为它内部维护了一个常量池，常见的创建String的方式有：

String str = "abc";
    String str2 = "abc";
    String strObj = new String("abc");
    String strObj2 = new String("abc");
    
    System.out.println(str == str2);   // true
    System.out.println(str == strObj);   // false
    System.out.println(strObj == strObj2); // false

1.  使用`双引号`声明的String类型是在`常量池`中创建的，所以str和str2对比的是常量池中的地址
2.  使用new关键字创建的都是堆内存中的新对象，所以后面两个的答案都是false。  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzE4NDc2OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]

*  **intern()** 这是一个native方法，它的作用是如果常量池中含有此String对象的值，则返回常量池中该字符串中的引用；如果没有则在常量池中创建一个与此String内容相同的字符串，并返回常量池中创建的字符串的引用。

String str = new String("abc");
    String str2 = str.intern();
    String str3 = "abc";
    System.out.println(str2 == str3); // true

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzE4NDc2OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220109/b264acef27e94de4a346c724c4806e77.png