Java类的生命周期浅析

时间：2024-01-29 07:36:14

类的生命周期？对象的生命周期？Spring bean 的生命周期？很多同学可能在学习java基础知识之初，很容易把这几个搞混。本文先来说说Java类的生命周期。

目录

知识前提

在了解类的生命周期之前，有必要先了解一下jvm的内存结构。如下所示：

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在了解完jvm的内存结构之后，我们就知道了例如堆区，栈区，常量池和方法区等概念。

也了解到了，我们编写的代码，是先需要通过编译的，转化成.class文件，才能够被jvm所加载运行的。那简单来说，java类被jvm进行加载到卸载的过程，就是java类的一生，我们称之为java类的生命的周期。


类的生命周期

一个类完整的生命周期，会经历五个阶段，分别为：加载、连接、初始化、使用、和卸载。其中的连接又分为验证、准备和解析三个步骤。如下图所示：

也可能会存在加载或连接之后就直接别使用的情况，这里后续讨论

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也可以说：Java类从被加载到虚拟机内存中开始，到卸载出内存为止，它的整个生命周期包括：加载（Loading）、验证（Verification）、准备(Preparation)、解析(Resolution)、初始化(Initialization)、使用(Using) 和 卸载(Unloading)七个阶段


加载（Loading）

简单一句话概括，类的加载阶段就是：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。结合jvm的内存结构会比较好理解。

这里要区别一下接触到的类加载。类加载其实包括加载、连接、初始化三个阶段。类加载强调一个jvm能够直接使用所需的类，所以类必须完成初始化。

不同的虚拟机对类的加载时机有不同的实现方式，具体要看虚拟机的实现方式。这里不做展开。

类的加载方式比较灵活，总结下来有如下几种：

  1. 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；（常用）
  2. 从jar文件中读取。另外，还有下面几种方式也比较常用：（常用）
  3. 从网络中获取：比如10年前十分流行的Applet。
  4. 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。
  5. 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

连接（Linking）

  1. 验证：进行类的合法性校验。会对比如字节码格式、变量与方法的合法性、数据类型的有效性、继承与实现的规范性等等进行检查，确保别加载的类能够正常的被jvm所正常运行。

  2. 准备：为类的静态变量分配内存，并设为jvm默认的初值；对于非静态的变量，则不会为它们分配内存。简单说就是分内存、赋初值。

    注意：设置初始值为jvm默认初值，而不是程序设定。规则如下

    • 基本类型（int、long、short、char、byte、boolean、float、double）的默认值为0
    • 引用类型的默认值为null
    • 常量的默认值为我们程序中设定的值，比如我们在程序中定义final static int a = 100，则准备阶段中a的初值就是100。

  3. 解析：这一阶段的任务就是把常量池中的符号引用转换为直接引用。


初始化(Initialization)

类初始化阶段是类加载过程的最后一步。而也是到了该阶段，才真正开始执行类中定义的java程序代码(字节码)，之前的动作都由虚拟机主导。

jvm对类的加载时机没有明确规范，但对类的初始化时机有：只有当类被直接引用的时候，才会触发类的初始化。类被直接引用的情况有以下几种：

  1. 通过以下几种方式：

    • new关键字创建对象

    • 读取或设置类的静态变量

    • 调用类的静态方法

  2. 通过反射方式执行1里面的三种方式；

  3. 初始化子类的时候，会触发父类的初始化；

  4. 作为程序入口直接运行时（调用main方法）；

  5. 接口实现类初始化的时候，会触发直接或间接实现的所有接口的初始化。

关于类的初始化，记住两句话

1、类的初始化，会自上而下运行静态代码块或静态赋值语句，非静态与非赋值的静态语句均不执行。

2、如果存在父类，则父类先进行初始化，是一个典型的递归模型。

区别于对象的初始化，类的初始化所做的一起都是基于类变量或类语句的，也就是说执行的都是共性的抽象信息。而我们知道，类就是对象实例的抽象。


使用（Using）

类的使用分为直接引用和间接引用。

直接引用与间接引用等判别条件，是看对该类的引用是否会引起类的初始化

直接引用已经在类的初始化中的有过阐述，不再赘述。而类的间接引用，主要有下面几种情况：

  1. 当引用了一个类的静态变量，而该静态变量继承自父类的话，不引起初始化
  2. 定义一个类的数组，不会引起该类的初始化；
  3. 当引用一个类的的常量时，不会引起该类的初始化

卸载（(Unloading）

当类使用完了之后，类就要进入卸载阶段了。那何为衡量类使用完的标准呢？

  1. 该类所有的实例都已经被回收，也就是java堆中不存在该类的任何实例。
  2. 加载该类的ClassLoader已经被回收。
  3. 该类对应的java.lang.Class对象没有任何地方被引用，无法在任何地方通过反射访问该类的方法。

如果以上三个条件全部满足，jvm就会在方法区垃圾回收的时候对类进行卸载，类的卸载过程其实就是在方法区中清空类信息，java类的整个生命周期就结束了。


参考：详解java类的生命周期

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