摘要：二驗(yàn)證驗(yàn)證主要是為了確保文件的字節(jié)流中包含的信息符合當(dāng)前虛擬機(jī)的要求，并且不會(huì)危害虛擬機(jī)的自身安全。五初始化類(lèi)的初始化階段是類(lèi)加載過(guò)程的最后一步，該階段才真正開(kāi)始執(zhí)行類(lèi)中定義的程序代碼或者說(shuō)是字節(jié)碼。

關(guān)注我，每天三分鐘，帶你輕松掌握一個(gè)Java相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。

虛擬機(jī)（JVM）經(jīng)常出現(xiàn)在我們面試中，但是工作中卻很少遇到，導(dǎo)致很多同學(xué)沒(méi)有去了解過(guò)。其實(shí)除了應(yīng)付面試，作為java程序員，了解我們寫(xiě)的java程序?yàn)槭裁茨苓\(yùn)行起來(lái)也是很有必要的。

我準(zhǔn)備在接下來(lái)的一系列文章中，整理虛擬機(jī)的相關(guān)運(yùn)行機(jī)制，讓同學(xué)們對(duì)虛擬機(jī)有個(gè)整體的概念。（聲明一下，文章內(nèi)容基于周志明的《深入理解Java虛擬機(jī)》，也非常推薦同學(xué)們?nèi)プx這本書(shū)）

先說(shuō)一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，咱們寫(xiě)的代碼，都是.java文件，但是虛擬機(jī)只認(rèn).class文件，那么誰(shuí)做的這個(gè)部分的轉(zhuǎn)換呢？

看到JDK中Tools&Tool APIs了嗎，其中的javac干了這件事。

好了我們回到正題，虛擬機(jī)是怎么把class文件加載到內(nèi)存中并且執(zhí)行使用的呢？

一個(gè)class從進(jìn)入內(nèi)存到被提出內(nèi)存，總共經(jīng)歷了加載（Loading）、驗(yàn)證（Verification）、準(zhǔn)備（Preparation）、解析（Resolution）、初始化（Initialization）、使用（Using）和卸載（Unloading）這7個(gè)階段，哪這7個(gè)階段都干了啥呢？

一、加載

這個(gè)階段虛擬機(jī)主要完成了3件事：

1.通過(guò)一個(gè)類(lèi)的全限定名來(lái)獲取定義此類(lèi)的二進(jìn)制字節(jié)流。

2.將這個(gè)字節(jié)流所代表的靜態(tài)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為方法區(qū)的運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

3.在內(nèi)存中生成一個(gè)代表這個(gè)類(lèi)的java.lang.Class對(duì)象，作為方法去這個(gè)類(lèi)的各種數(shù)據(jù)的訪問(wèn)入口。

我們可以看到，通過(guò)加載，class文件從目標(biāo)路徑轉(zhuǎn)到虛擬機(jī)的方法區(qū)中，并且clss文件中的數(shù)據(jù)能被其他人訪問(wèn)了。

二、驗(yàn)證

驗(yàn)證主要是為了確保Class文件的字節(jié)流中包含的信息符合當(dāng)前虛擬機(jī)的要求，并且不會(huì)危害虛擬機(jī)的自身安全。

驗(yàn)證階段包含4個(gè)階段的檢驗(yàn)動(dòng)作：

1.文件格式檢驗(yàn)，就是說(shuō)傳過(guò)來(lái)的字節(jié)流一定要符合Class文件的格式規(guī)范。

2.元數(shù)據(jù)驗(yàn)證，這個(gè)是對(duì)解析出的字節(jié)碼進(jìn)行語(yǔ)義驗(yàn)證，以保證其信息符合Java語(yǔ)言規(guī)范。

3.字節(jié)碼驗(yàn)證，這個(gè)階段將對(duì)類(lèi)的方法體進(jìn)行校驗(yàn)分析，保證被校驗(yàn)類(lèi)方法在運(yùn)行的時(shí)候，不會(huì)危害虛擬機(jī)。

4.符號(hào)引用驗(yàn)證，這個(gè)階段校驗(yàn)發(fā)生在虛擬機(jī)將符號(hào)引用轉(zhuǎn)換為直接引用的時(shí)候，也就是在解析階段發(fā)生的。

有的同學(xué)看到這可能要疑問(wèn)了，你這驗(yàn)證的4個(gè)步驟，都涉及了后面的流程，難道這些流程不是順序的嗎？

其實(shí)加載、驗(yàn)證、準(zhǔn)備、初始化和卸載這5個(gè)階段的順序是確定的，類(lèi)的加載過(guò)程必須按照這個(gè)中順序開(kāi)始，但是開(kāi)始不代表進(jìn)行或者完成，就是這些階段被調(diào)用的順序是確定的，但是他們?cè)谑裁磿r(shí)候結(jié)束是不一定的，這些階段通常都是互相交叉混合進(jìn)行的。寶寶起名網(wǎng)

這里面解析階段的執(zhí)行順序是不確定的，這是為了支持java的運(yùn)行時(shí)綁定（多態(tài)就是動(dòng)態(tài)綁定的體現(xiàn)，編譯時(shí)不知道變量指向的是父類(lèi)還是子類(lèi)，只有在運(yùn)行時(shí)才去找時(shí)機(jī)類(lèi)型的方法表，確定方法簽名調(diào)用）。

三、準(zhǔn)備

準(zhǔn)備階段的工作是給類(lèi)變量分配內(nèi)存并使之類(lèi)變量初始值的階段。

這里說(shuō)明一個(gè)概念：

類(lèi)變量：類(lèi)變量是Class級(jí)別的變量，通常用static修飾，它是在類(lèi)層面共享的變量。

實(shí)例變量：實(shí)例變量是跟著對(duì)象走的，每new一個(gè)對(duì)象，就有一套類(lèi)變量。

public static int value = 123;

這句在準(zhǔn)備階段，就會(huì)給變量value賦值為0，而不是123 。這就是準(zhǔn)備階段干的工作，這也是你為什么可以不給實(shí)例變量賦值初值的原因（而局部變量必須賦初值以后會(huì)解釋?zhuān)@也跟虛擬機(jī)有關(guān)）

四、解析

解析階段是虛擬機(jī)常量池內(nèi)的符號(hào)引用替換為直接引用的過(guò)程。

怎么理解呢？你可以把這個(gè)符號(hào)引用當(dāng)做虛擬機(jī)和class文件約定好的黑話(huà)，不管哪個(gè)虛擬機(jī)來(lái)了，都要用一套黑話(huà)他們才能交流。而他們說(shuō)了什么呢，他們說(shuō)了目標(biāo)對(duì)象的各種信息，這些信息在各個(gè)虛擬機(jī)里描述都不一樣，你可以把虛擬機(jī)理解為各個(gè)殺手組織，他們?cè)偈盏酵痪浜谠?huà)描述暗殺對(duì)象的時(shí)候，在組織內(nèi)部對(duì)對(duì)象的描述都不一樣。

直接引用就是殺手組織內(nèi)部翻譯的黑話(huà)了，翻譯出來(lái)的內(nèi)容一般都包括目標(biāo)對(duì)象的指針、相對(duì)偏移量或是一個(gè)能間接定位到目標(biāo)的句柄。直接引用是與虛擬機(jī)內(nèi)存布局實(shí)現(xiàn)相關(guān)的，同一個(gè)符號(hào)引用在不同虛擬機(jī)實(shí)例上翻譯出來(lái)的直接引用一般不會(huì)相同，如果有了直接引用，那引用的目標(biāo)必定已經(jīng)在內(nèi)存中存在。

五、初始化

類(lèi)的初始化階段是類(lèi)加載過(guò)程的最后一步，該階段才真正開(kāi)始執(zhí)行類(lèi)中定義的Java程序代碼（或者說(shuō)是字節(jié)碼）。

對(duì)于初始化階段，虛擬機(jī)規(guī)范有且僅有5種情況必須立即對(duì)類(lèi)進(jìn)行初始化：

1.遇到new（使用new關(guān)鍵字實(shí)例化對(duì)象）、getstatic（獲取一個(gè)類(lèi)的靜態(tài)字段，final修飾符修飾的靜態(tài)字段除外）、putstatic（設(shè)置一個(gè)類(lèi)的靜態(tài)字段，final修飾符修飾的靜態(tài)字段除外）和invokestatic（調(diào)用一個(gè)類(lèi)的靜態(tài)方法）這4條字節(jié)碼指令時(shí)，如果類(lèi)還沒(méi)有初始化，則必須首先對(duì)其初始化

2.使用java.lang.reflect包中的方法對(duì)類(lèi)進(jìn)行反射調(diào)用時(shí)，如果類(lèi)還沒(méi)有初始化，則必須首先對(duì)其初始化

3.當(dāng)初始化一個(gè)類(lèi)時(shí)，如果其父類(lèi)還沒(méi)有初始化，則必須首先初始化其父類(lèi)

4.當(dāng)虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)，需要指定一個(gè)主類(lèi)（main方法所在的類(lèi)），虛擬機(jī)會(huì)首選初始化這個(gè)主類(lèi)

5.當(dāng)使用JDK1.7的動(dòng)態(tài)語(yǔ)言支持時(shí)，如果一個(gè)java.lang.invoke.MethodHandle實(shí)例最后的解析結(jié)果REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic的方法句柄，并且這個(gè)方法句柄所對(duì)應(yīng)的類(lèi)沒(méi)有進(jìn)行過(guò)初始化，則需要先觸發(fā)其初始化。

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