Java虚拟机JVM类加载学习笔记

Java虚拟机（JVM）是Java程序的核心组成部分，它负责执行字节码并管理程序运行时的内存。本文主要探讨JVM的类加载机制，包括类加载、连接、初始化等关键过程，以及类的主动使用和被动使用的情况。 我们要理解**类加载**的作用。JVM的类加载器（ClassLoader）负责将编译后的`.class`文件加载到内存中，为程序执行做好准备。当类被加载时，JVM会在内存的运行时数据区的方法区内存储类的信息，并在堆中创建一个`java.lang.Class`对象来封装这些数据结构，体现了Java的万物皆对象原则。 接下来是**连接**阶段，它包含了三个小步骤： 1. **验证**：确保加载的字节码符合JVM规范，包括类结构、语义和字节码操作的合法性，以保证安全。 2. **准备**：为类的静态变量分配内存空间并赋予默认值，但不涉及具体的初始化。 3. **解析**：将类的符号引用转换为直接引用，这是链接的重要环节。 然后是**类的初始化**，这个阶段会执行开发者为静态变量指定的初始值，而非默认值。只有在类被主动使用时，初始化才会发生。以下是**主动使用**类的几种情况： 1. 创建类的实例（`new`操作）。 2. 访问或修改类的静态变量。 3. 调用类的静态方法。 4. 使用反射调用类的方法。 5. 初始化子类时，也会初始化父类（除非仅使用父类的静态变量且未覆盖）。 6. 直接运行包含`main`方法的类。 对于**类的加载方式**，有本地加载（从本地文件系统加载`.class`文件）和网络加载（例如通过URLClassLoader从网络获取）。此外，不同JVM实现可能在类初始化策略上有所差异，但通常只在首次主动使用时进行初始化。 在上述例子中，关于Singleton类的诡异现象揭示了类加载和初始化的顺序影响。最初，`Singleton.singleton`在类初始化之前被赋值，因此`b`的值为0。而当初始化顺序改变，先初始化静态变量再创建`singleton`实例时，`a`和`b`的值都变为1，这是因为静态变量的初始化发生在类加载后、类初始化前。 理解JVM的类加载机制对于优化程序性能、解决类加载问题以及深入学习Java运行机制至关重要。开发者应当掌握这些概念，以便更好地编写和调试Java代码。