详解Java类的生命周期

发表于:2012-5-07 10:19

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 作者:zhengzhb    来源:51Testing软件测试网采编

  引言

  最近有位细心的朋友在阅读笔者的文章时,对java类的生命周期问题有一些疑惑,笔者打开百度搜了一下相关的问题,看到网上的资料很少有把这个问题讲明白的,主要是因为目前国内java方面的教材大多只是告诉你“怎样做”,但至于“为什么这样做”却不多说,所以造成大家在基础和原理方面的知识比较匮乏,所以笔者今天就斗胆来讲一下这个问题,权当抛砖引玉,希望对在这个问题上有疑惑的朋友有所帮助,文中有说的不对的地方,也希望各路高手前来指正。

  首先来了解一下jvm(java虚拟机)中的几个比较重要的内存区域,这几个区域在java类的生命周期中扮演着比较重要的角色:

  ● 方法区:在java的虚拟机中有一块专门用来存放已经加载的类信息、常量、静态变量以及方法代码的内存区域,叫做方法区。

  ● 常量池:常量池是方法区的一部分,主要用来存放常量和类中的符号引用等信息。

  ● 堆区:用于存放类的对象实例。

  ● 栈区:也叫java虚拟机栈,是由一个一个的栈帧组成的后进先出的栈式结构,栈桢中存放方法运行时产生的局部变量、方法出口等信息。当调用一个方法时,虚拟机栈中就会创建一个栈帧存放这些数据,当方法调用完成时,栈帧消失,如果方法中调用了其他方法,则继续在栈顶创建新的栈桢。

  除了以上四个内存区域之外,jvm中的运行时内存区域还包括本地方法栈和程序计数器,这两个区域与java类的生命周期关系不是很大,在这里就不说了,感兴趣的朋友可以自己百度一下。

  类的生命周期

  当我们编写一个java的源文件后,经过编译会生成一个后缀名为class的文件,这种文件叫做字节码文件,只有这种字节码文件才能够在java虚拟机中运行,java类的生命周期就是指一个class文件从加载到卸载的全过程。

  一个java类的完整的生命周期会经历加载、连接、初始化、使用、和卸载五个阶段,当然也有在加载或者连接之后没有被初始化就直接被使用的情况,如图所示:

  下面我们就依次来说一说这五个阶段。

  加载

  在java中,我们经常会接触到一个词——类加载,它和这里的加载并不是一回事,通常我们说类加载指的是类的生命周期中加载、连接、初始化三个阶段。在加载阶段,java虚拟机会做什么工作呢?其实很简单,就是找到需要加载的类并把类的信息加载到jvm的方法区中,然后在堆区中实例化一个java.lang.Class对象,作为方法区中这个类的信息的入口。

  类的加载方式比较灵活,我们最常用的加载方式有两种,一种是根据类的全路径名找到相应的class文件,然后从class文件中读取文件内容;另一种是从jar文件中读取。另外,还有下面几种方式也比较常用:

  ● 从网络中获取:比如10年前十分流行Applet。

  ● 根据一定的规则实时生成,比如设计模式中的动态代理模式,就是根据相应的类自动生成它的代理类。

  ● 从非class文件中获取,其实这与直接从class文件中获取的方式本质上是一样的,这些非class文件在jvm中运行之前会被转换为可被jvm所识别的字节码文件。

  对于加载的时机,各个虚拟机的做法并不一样,但是有一个原则,就是当jvm“预期”到一个类将要被使用时,就会在使用它之前对这个类进行加载。比如说,在一段代码中出现了一个类的名字,jvm在执行这段代码之前并不能确定这个类是否会被使用到,于是,有些jvm会在执行前就加载这个类,而有些则在真正需要用的时候才会去加载它,这取决于具体的jvm实现。我们常用的hotspot虚拟机是采用的后者,就是说当真正用到一个类的时候才对它进行加载。

  加载阶段是类的生命周期中的第一个阶段,加载阶段之后,是连接阶段。有一点需要注意,就是有时连接阶段并不会等加载阶段完全完成之后才开始,而是交叉进行,可能一个类只加载了一部分之后,连接阶段就已经开始了。但是这两个阶段总的开始时间和完成时间总是固定的:加载阶段总是在连接阶段之前开始,连接阶段总是在加载阶段完成之后完成。

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