java类加载时机与过程

开篇

最近刚刚看了Uber开源的JVM Profiler的源码，对里面的修改字节码的流程有了一定的认识，刚好之前看到网上有人写了一篇关于java类加载时机与过程的文章，想了想决定把两者合并起来写一下。概念比较基础，有兴趣的可以看看。

类加载过程

• 加载

 加载(Loading)阶段是“类加载”(Class Loading)过程的第一个阶段，在此阶段，虚拟机需要完成以下三件事情：

  1、 通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流。
  2、 将这个字节流所代表的静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构。
  3、 在Java堆中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区这些数据的访问入口。

加载阶段即可以使用系统提供的类加载器在完成，也可以由用户自定义的类加载器来完成。
加载阶段与连接阶段的部分内容(如一部分字节码文件格式验证动作)是交叉进行的，加载阶段尚未完成，连接阶段可能已经开始。

• 验证

验证是连接阶段的第一步，这一阶段的目的是为了确保Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求，并且不会危害虚拟机自身的安全。

• 准备

准备阶段是为类的静态变量分配内存并将其初始化为默认值，这些内存都将在方法区中进行分配。
准备阶段不分配类中的实例变量的内存，实例变量将会在对象实例化时随着对象一起分配在Java堆中。

public static int value=123;
在准备阶段value初始值为0 。在初始化阶段才会变为123 。

• 解析

解析阶段是虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程。

• 初始化

类初始化是类加载过程的最后一步，前面的类加载过程，除了在加载阶段用户应用程序可以通过自定义类加载器参与之外，其余动作完全由虚拟机主导和控制。
到了初始化阶段，才真正开始执行类中定义的Java程序代码。

初始化阶段是执行类构造器<clinit>()方法的过程。
<clinit>()方法是由编译器自动收集类中的所有类变量的赋值动作和静态语句块(static{}块)中的语句合并产生的。

类初始化时机：
  1、创建类的实例
  2、访问类的静态变量(除常量【被final修辞的静态变量】原因:常量一种特殊的变量，因为编译器把他们当作值(value)而不是域(field)来对待。
  3、访问类的静态方法
  4、反射如(Class.forName("my.xyz.Test"))
  5、当初始化一个类时，发现其父类还未初始化，则先出发父类的初始化
  6、虚拟机启动时，定义了main()方法的那个类先初始化

一个案例

class SingleTon {
    private static SingleTon singleTon = new SingleTon();
    public static int count1;
    public static int count2 = 0;
 
    private SingleTon() {
        count1++;
        count2++;
    }
 
    public static SingleTon getInstance() {
        return singleTon;
    }
}
 
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        SingleTon singleTon = SingleTon.getInstance();
        System.out.println("count1=" + singleTon.count1);
        System.out.println("count2=" + singleTon.count2);
    }
}

准备阶段

 类加载的时候在准备过程中为类的静态变量分配内存并初始化默认值 
 静态变量初始化结果
  singleton=null 
  count1=0,
  count2=0

初始化阶段

在访问类的静态方法的时候会初始化（上例子中执行SingleTon singleTon = SingleTon.getInstance())
执行赋值SingleTon singleTon = new SingleTon()
private SingleTon() {
        count1++;  //count1在加载过程中初始化为0，count1++变为1
        count2++;  //count2在加载过程中初始化为0，count2++变为1
}

执行赋值count2=0 后 count2变为0

执行结果
count1=1
count2=0

java agent拦截阶段

可以在加载java文件之前做拦截把字节码做修改

参考文章

从一道面试题来认识java类加载时机与过程
java agent基础原理