JVM原理-类加载过程

Java类加载过程可以看作是将我们写的代码（以class文件的形式）转化为可以运行的程序。这过程分为几个步骤：加载、链接、初始化、使用和卸载。

1.加载：找到并打开书

• 过程：从书架上找到你要的书，把它拿到桌子上，准备阅读。
• 对应Java的过程：JVM从硬盘上找到编译好的class文件（如Dog.class），然后把它读入内存里，生成一个Class对象。
  • Class对象：这个对象包含了类的各种信息，比如类名、方法、字段等，相当于一本被打开的书。

2. 链接：检查书的内容和准备好工具

链接阶段包括验证、准备和解析三个步骤：

• 验证：检查书里的内容是否有错误。
  • 对应Java的过程：检查class文件的格式和内容是否合法，确保没有语法错误或其他问题。如果有错误，程序会抛出异常，无法继续运行。
• 准备：为静态变量分配内存并初始化为默认值。
  • 对应Java的过程：静态变量在这个阶段被分配内存，并初始化为默认值。例如，static int a;会被初始化为0。
• 解析（可选）：把间接引用转换为直接引用。
  • 对应Java的过程：把符号引用（指向类、方法、字段的字符串）转换为直接引用（内存地址），方便后续快速访问。

3. 初始化：翻开书并开始阅读

• 过程：正式开始根据书里的内容进行设置和操作。
• 对应Java的过程：执行类的初始化，包括：
  • 静态变量的赋值：将静态变量赋值为代码中定义的值。例如，static int a = 10;，此时a会被设置为10。
  • 静态代码块的执行：依次执行静态代码块中的代码。静态代码块可以用于复杂的初始化工作。
  • 顺序：静态变量和静态代码块的初始化按照它们在代码中出现的顺序进行。

4. 使用：开始利用书中的信息

• 过程：根据书中的指导完成具体任务。
• 对应Java的过程：实际使用类和对象，包括创建实例和调用方法。
  • 对象创建：如new Dog()，JVM会在堆内存中为Dog对象分配空间。
    • 步骤：
      1. 分配内存：为新对象分配内存。
      2. 设置默认值：对象的属性被初始化为默认值（如数字为0，对象引用为null）。
      3. 执行初始化代码：按照代码中定义的顺序为属性赋值。
      4. 执行构造函数：运行构造函数，进行进一步初始化和操作。

5. 卸载：书用完后放回书架

• 过程：书看完了，把它合上，放回书架，不再需要它了。
• 对应Java的过程：当类不再需要时，JVM会把类从内存中卸载，释放占用的资源。
  • 垃圾回收：JVM的垃圾回收机制会自动检测不再使用的类和对象，并回收它们占用的内存。

对类初始化的5种情况

根据JVM规范，类初始化的情况有且只有以下5种：

1. 创建类的实例：当我们用new来创建类的对象时，比如new Dog()，如果这个类还没有被初始化，那么它必须先初始化才能创建对象。

2. 调用类的静态方法：比如Dog.bark()，静态方法属于类本身而不是某个对象，因此在调用时，类必须先初始化。

3. 访问类或接口的静态变量：当我们访问类的静态变量时，比如Dog.age，这也会导致类的初始化。

4. 使用Class.forName()方法：这种方法会强制初始化一个类。比如Class.forName("Dog")会让Dog类被加载并初始化。

5. 类加载器启动主类：当我们运行一个程序时，比如执行java DogMain，JVM会先初始化DogMain类并执行它的main方法。

符号引用和直接引用的区别是什么？ 

• 符号引用：可以理解为一种间接的引用，它并不指向内存中的具体位置。相当于书里提到了某个章节，但没有告诉你具体在哪一页。
• 直接引用：是内存中的具体地址，也就是可以直接找到的目标地址。相当于书里直接标明某个章节在第几页。

类变量和实例变量

类变量（静态变量）

• 定义：使用static关键字修饰的变量。
• 归属：属于类本身，而不是某个特定的对象。
• 共享性：所有实例共享同一个类变量。如果一个实例修改了类变量的值，其他实例也会看到这个变化。
• 生命周期：在类加载时被初始化，直到类卸载时被回收。其存储在方法区（Method Area）。
• 访问方式：可以通过类名直接访问，也可以通过实例访问，但推荐使用类名进行访问。

实例变量

• 定义：没有使用static关键字修饰的变量。
• 归属：属于类的每个实例，每个实例都有自己独立的一份实例变量。
• 独立性：每个实例的实例变量相互独立，一个实例的实例变量变化不会影响其他实例的实例变量。
• 生命周期：在对象创建时被初始化，直到对象被垃圾回收时被回收。其存储在堆内存（Heap Memory）。
• 访问方式：只能通过对象实例来访问，不能通过类名直接访问。