[Java知识库]面试官：说一下类加载的过程

加载

当我们要使用一个类的时候，要通过ClassLoader将类加载到内存中

类加载阶段主要完成如下三件事情

1. 通过全类名，获取类的二进制流
2. 解析类的二进制流为方法区内的数据结构
3. 创建一个java.lang.Class类的实例，表示该类型，作为方法区这个类的访问入口

通过全类名，获取类的二进制流的方式有很多种

1. 从zip压缩包中获取
2. 从网络中获取
3. 运行时计算生成，如动态代理技术
4. …

对于非数组类型的加载阶段，即可以使用Java虚拟机内置的类加载器去完成，也可以使用用户自定义的类加载器去完成

链接

链接这个阶段主要分为3个部分，验证，准备，解析

验证

验证阶段主要是确保Class文件的格式正确，运行时不会危害虚拟机的安全

验证阶段的规则很多，但大致分为如下4个阶段

具体详细的内容，我就不详细解释了，可以看《深入理解Java虚拟机》，本篇文章偏向于做一个总结，把握类加载的一个整体流程，而不对细节进行阐述

准备

准备阶段主要是为类的静态变量分配内存，并将其初始化为默认值

常见的数据类型的默认值如下

如果类静态变量的字段属性表中存在ConstantValue属性，则直接执行赋值语句

那么什么情况下类静态变量的字段属性表中存在ConstantValue属性呢？

1. 类静态变量为基本数据类型，并且被final修饰
2. 类静态变量为String类型，被final修饰，并且以字面量的形式赋值

为了方便查看Class文件的字节码，我在IDEA中下载了一个插件jclasslib Bytecode viewer，非常方便。用如下代码通过字节码的形式验证一下

public class Person {

    private static int age = 10;
    private static final int length = 160;
    private static final String name = "name";
    private static final String loc = new String("loc");
}

所以length和name属性在准备阶段就会赋值为ConstantValue指定的值

那么age和loc属性会在哪个阶段赋值呢？是在初始化阶段，后面会详细介绍哈

解析

将类，接口，字段和方法的符号引用（在常量池中）转为直接引用
符号引用：用一组符号来描述所引用的目标
直接引用；直接指向指向目标的指针

加入我写了一个如下的类

public class Student {

    private String name;
    private int age;

    public String getName() {
        return this.name;
    }
}

以字段为例，name和age对应的对象并不是直接指向内存地址，而是用字符串来进行描述（即符号引用）。解析阶段就是将这些描述转为直接指向目标的指针（即直接引用）

初始化

执行类静态成员变量赋值语句和静态代码块中的语句

我们把上面的Student代码改成如下形式

public class Student {

    private String name;
    private int age = 10;
    private static int gender = 1;

    {
        System.out.println("构造代码块");
    }

    static {
        System.out.println("静态代码块");
    }

    public Student() {
        System.out.println("构造函数");
    }

    public String getName() {
        return this.name;
    }
}

可以看到字节码中包含了3个方法，getName方法我们知道，<init>和<clinit>方法里面执行了哪些逻辑？

从字节码的角度分析一波

<init>方法

从字节码可以看到<init>方法的主要逻辑为

1. 调用父类的<init>方法
2. 非静态成员变量赋值
3. 执行构造代码块
4. 执行构造函数

<clinit>方法

从字节码可以看到<clinit>方法的主要逻辑为

1. 执行静态变量的赋值语句
2. 执行静态代码块中的语句
3. 需要注意的一点是，Java虚拟机会保证子类的<client>方法执行前，父类的<client>方法已经执行完毕

理解<clinit>和<init>方法的作用还是很有必要的，因为经常有些面试题问静态代码块，构造代码块，构造函数的执行顺序。

我这里就直接总结一下结论，大家可以写demo验证一下

没有继承情况的执行顺序

1. 静态代码块和静态成员变量，执行顺序由编写顺序决定（只会执行一次哈）
2. 构造代码块和非静态成员变量，执行顺序由编写顺序决定
3. 构造函数

有继承情况的执行顺序

1. 父类的静态（静态代码块，静态成员变量），子类的静态（静态代码块，静态成员变量）（只会执行一次哈）
2. 父类的非静态（构造代码块，非静态成员变量），父类的构造函数
3. 子类的非静态（构造代码块，非静态成员变量），子类的构造函数

卸载

垃圾收集不仅发生在堆中，方法区上也会发生。但是对方法区的类型数据回收的条件比较苛刻


以下图为例，想回收方法区中的Simple类

1. 需要保证堆中的Sample类及其子类都已经被回收
2. 加载Sample类的MyClassLoader已经被回收
3. Sample类对应的Class对象已经被回收
   

可以看到对方法区的类型数据回收的条件比较苛刻，但是收效甚微，所以有些垃圾收集器不会对方法区的类型数据进行回收

总结

类加载过程

变量的赋值过程

参考博客

[1]https://www.cnblogs.com/caoxb/p/12735525.html
[2]https://m.xp.cn/b.php/103736.html
好文
[3]https://ricstudio.top/archives/classloadmechanism
<init>和<client>方法的执行时机
[4]https://www.zhihu.com/question/447387629/answer/1762489678