Java 仮想マシンはクラスをどのようにロードするのでしょうか?

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まず、JVM がクラスをロードする一般的なプロセスは、次の 3 つのステップに分かれています。

負荷
リンク
初期化

では、すべての Java クラスはこの 3 段階の方法でロードされるのでしょうか? Java データ型から始めることができます。 Java は基本型と参照型に分かれています。オブジェクト指向の特性によれば、すべてがオブジェクトであるため、基本型もオブジェクトである必要があります。ただし、実行効率とメモリ使用量を最適化するために、Java は基本型を特別に処理します。したがって、Java 基本型の読み込みは Java 仮想マシンによって事前に定義されているため、読み込み手順はありません。参照型はクラス、インターフェース、配列です。配列は仮想マシンによって直接生成されます。クラスとインターフェースはバイトストリームであり、両方をロードする必要があります。

文章

Java プリミティブ型

まずは、基本型のデフォルト値と値の範囲を見てみましょう。

要約する

1. 符号なし型: boolean と char

2. Java仮想マシンでは、booleanは仮想マシン仕様に従ってint型に変換され、falseは0、trueは1になります。

参照タイプ

参照型の配列は、Java 仮想マシンによって直接生成されます。次に、クラスとインターフェースについて説明します。便宜上、これらを総称してクラスと呼びます。クラスのロードは 3 つのステップに分かれています。

負荷

ロードはローダーを通じて行われます。 Java 仮想マシンには、親委任モデルと呼ばれる読み込みメカニズムがあります。具体的には、クラスローダーがこのクラスを取得すると、まずそれを親クラスローダーにロードします。親クラスローダーが要求されたクラスを見つけられない場合は、このクラスローダーにロードします。彼は今でも年長者を尊敬し、若者を愛しています。ローダーは多数ありますが、Java 9 以前は 3 つのカテゴリに分かれていました。Java 9 以降は 2 つのカテゴリに分かれています。

分類：

Java 9以前

ブートクラスローダー: 最も基本的かつ重要なクラスのロードを担当します。たとえば、jre の lib ディレクトリ内の jar パッケージに保存されているクラスや、仮想マシンパラメータ -Xbootclasspath で指定されたクラスなどです。
拡張クラスローダー: 拡張クラスローダーの親クラスローダーは、ブートストラップクラスローダーです。拡張クラスローダーは、比較的マイナーだが一般的なクラスをロードします。たとえば、jre の lib/ext ディレクトリの下にある jar パッケージ内のクラスや、システム変数 java.ext.dir で指定されたクラスなどです。

アプリケーションクラスローダー: アプリケーションクラスローダーの親クラスローダーは拡張クラスローダーです。アプリケーションパスをロードするアプリケーションのクラスをロードする役割を担います (ここでのアプリケーションパスは、仮想マシンパラメータ -cp/-classpath、システム変数 java.class.path、または環境変数 CLASSPATH によって指定されたパスです)。

Java 9以降

クラスローダーを起動します: 上記と同じ

プラットフォームクラスローダー: Java9 ではモジュールシステムが導入されているため、起動クラスローダーによってロードされるいくつかの主要モジュールを除き、残りはプラットフォームクラスローダーによってロードされます。

クラスローダーは、ロード関数の提供に加えて、Java パッケージ名に非常によく似た名前空間関数も提供します。同じクラスであっても、クラスローダーが異なると名前が異なるため、2 つのクラスは同じクラスではありません。

リンク

リンクとは何ですか?ロードされたクラスを Java 仮想マシンにマージして実行できるようにするプロセスです。具体的なプロセスは、検証、準備、分析の 3 つのステップに分類できます。

検証: 検証の目的は、Java 仮想マシン仕様に準拠することです。

準備: ロードされたクラスの静的フィールドにメモリを割り当てます。一部の Java 仮想マシンでは、この段階で、仮想メソッドの動的バインディングを実装するために使用されるメソッドテーブルなど、クラス階層に関連する他のデータ構造も構築されます。

分析: クラスファイルが仮想マシンにロードされる前は、クラスはメンバー変数とメンバーメソッドのアドレスを認識していないため、コンパイラはシンボリック参照を生成します。このシンボリック参照には、クラス名、ターゲットメソッド名、受信したパラメーターの型、および戻り値の型が含まれます。解決とは、この記号参照を実際の参照に変換するプロセスです。シンボリック参照によって指されるクラスがロードされていない場合、このクラスのロードはトリガーされますが、リンクおよび初期化は行われません。

Java 仮想マシン仕様では、解析を完了するためにリンクプロセスは必要ありません。一部のバイトコードがシンボリック参照を使用する場合、これらのバイトコードを実行する前に解析を完了する必要があります。

初期化

初期化は静的フィールドを初期化することです。静的フィールドが final によって変更された場合、フィールドは定数値としてマークされ、その初期化は Java 仮想マシンによって直接完了します。 Javaコンパイラは、静的フィールドを初期化する残りのコードを、。

初期化とは、定数値を直接割り当てて実行することです。方法のプロセス。 Java仮想マシンはロックすることでこれを保証しますメソッドは一度だけ実行されます。

では、初期化はいつトリガーされるのでしょうか。

1. 仮想マシンが起動したら、ユーザーが指定したクラスを初期化します。

2. 新しいターゲットクラスインスタンスを作成するための新しい命令に遭遇したら、新しい命令のターゲットクラスを初期化します。

3. 静的メソッドを呼び出す命令に遭遇したら、静的メソッドが配置されているクラスを初期化します。

4. ただし、静的フィールドにアクセスする命令に遭遇すると、静的フィールドが配置されているクラスが初期化されます。

5. サブクラスの初期化により、親クラスの初期化がトリガーされます。

6. インターフェースがデフォルトメソッドを定義している場合、そのインターフェースを直接または間接的に実装するクラスの初期化によって、インターフェースの初期化がトリガーされます。

7. リフレクション API を使用してクラスがリフレクション的に呼び出されると、クラスが初期化されます。