【校招VIP】java类加载机制面试题总结- 校招VIP

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Java什么时候把类加载到内存？
Java虚拟机规范中并没有进行强制约束，这点可以交给虚拟机的具体实现来自由把握。但是对于初始化阶段，虚拟机规范则是严格规定了有且只有5种情况必须立即对类进行“初始化”，而加载、验证、准备自然需要在此之前开始。

1.使用new关键字实例化对象的时候、读取或设置一个类的静态字段（被final修饰、已在编译期把结果放入常量池的静态字段除外）的时候，以及调用一个类的静态方法的时候
2.使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用的时候
3.当初始化一个类的时候，如果发现其父类还没有进行过初始化
4.当虚拟机启动时，用户需要指定一个要执行的主类（包含main()方法的那个类），虚拟机会先初始化这个主类。
5.当使用JDK 1.7的动态语言支持时，如果一个java.lang.invoke.MethodHandle实例最后的解析结果REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic的方法句柄，并且这个方法句柄所对应的类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。

Java虚拟机有预加载功能。类加载器并不需要等到某个类被"首次主动使用"时再加载它,JVM规范规定JVM可以预测加载某一个类，如果这个类出错，但是应用程序没有调用这个类， JVM也不会报错；如果调用这个类的话，JVM才会报错。

加载阶段做了什么？
将类的class文件读入到内存，并创建一个java.lang.Class对象的过程，具体包括以下三个阶段：
通过一个类的全限定名获取定义此类的二进制字节流
将这个字节流所代表的静态存储结构（.class）转化为方法区的运行时数据结构
在Java堆中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为对方法区中这些数据的访问入口

class文件信息都包括什么？
包括类的版本、字段、方法、接口等描述信息，以及常量池(constant pool table)，用于存放编译器生成的各种字面量(Literal)和符号引用(Symbolic References)；每个class文件都有一个class常量池。当java文件被编译成class文件之后，也就是会生成我上面所说的class常量池

class常量池和运行时常量池区别是什么？
当类加载到内存中后，jvm就会将class常量池中的内容存放到运行时常量池中，运行时常量池每个类都有一个。class常量池中存的是字面量和符号引用，并不是对象的实例，而是对象的符号引用值。而经过解析（resolve）之后，也就是把符号引用替换为直接引用，解析的过程会去查询全局字符串池，以保证运行时常量池所引用的字符串与全局字符串常量池中所引用的是一致的。
全局字符串池里的内容是在类加载完成，经过验证，准备阶段之后在堆中生成字符串对象实例，然后将该字符串对象实例的引用值存到string pool中（记住：string pool中存的是引用值而不是具体的实例对象，具体的实例对象是在堆中开辟的一块空间存放的）。

这里的class常量池有什么作用吗？
static final 修饰并且显式赋值了的常量（编译时常量），调用时只会打印该常量，并不会涉及到类的加载（把类加载到内存）。

//类名.s1调用时，不会进行类的加载，是被动引用
static final String s1 = "String";
//类名.s2调用时，进行类的加载和初始化，是主动引用
static final String s2 = new String("String");

类加载器有什么用？
类加载器通常由 JVM 提供，称为系统类加载器。除此之外，开发者可以通过继承ClassLoader基类来创建自己的类加载器。通过使用不同的类加载器，可以从不同来源加载类的二进制数据，通常有如下几种来源。
本地
jar包（编译好的jar包内部有class文件）
网络
动态编译Java文件，并进行加载

什么是链接阶段？
链接阶段包括验证，准备和解析，统称为链接阶段，负责把类的二进制数据合并到JRE中。当类被加载后，系统为之生成一个对应的Class对象，接着会进入链接阶段。

验证阶段有什么用？
因为class文件可能会被中途改动，或者来自有恶意的编译器，因此需要进行验证，避免非法的class文件危害虚拟机自身的安全。
具体包括以下四个阶段：
文件格式验证，包括版本号是否匹配，常量池中的常量类型，指向常量的索引值是否指向了不存在的常量或不符合类型的常量。
元数据验证，进行语义分析，包括是否有父类，是否可以继承（final不允许继承），子类是否实现了所有的抽象方法等
字节码验证，最复杂的阶段，通过数据流和控制流的分析，对类的方法体进行校验分析，包括操作数栈使用时类型是否匹配，类型转换是否正确等等。
符号引用验证，发生在虚拟机将符号引用转化为直接引用的时候（在解析时发生），包括符号引用是否有对应类、方法和字段，是否可以被当前类访问等。

验证阶段必须执行吗？
在生产阶段可以考虑关闭 -Xverify:none 以此来缩短类加载时间

准备阶段有什么用？
负责为类的静态变量分配内存，并设置默认初始值。

static int a = 10;
准备阶段只是赋值为0，真正的把 a 赋值为 10 是在初始化的时候。

静态变量放在哪？
jdk8之前：放在方法区
jdk8及以后：存放在堆中反射的class对象（即类加载后会在堆中生成一个对应的class对象）的尾部。

解析阶段有什么用吗？
把类中的符号引用转换为直接引用，类中的一个变量指向一个符号，把这个符号根据规则指向真正的内存地址。解析动作主要针对类或接口、字段、类方法、接口方法、方法类型、方法句柄和调用点限定符。

什么是符号应用和直接引用？
（1）符号引用以一组符号来描述所引用的目标，可以是任何形式的字面量，只要能无歧义地定位到目标即可，与内存无关，引用的目标并不一定已加载到内存中。
（2）直接引用直接指向目标的指针、相对偏移量或是一个能间接定位到目标的句柄。与虚拟机实现的内存布局相关的，如果有了直接引用，那引用的目标必定已经在内存中存在。

解析阶段什么时候进行？
静态链接过程在类加载期间完成，将静态方法替换为指向数据内存的指针或句柄。
动态链接是在程序运行期间完成的将符号引用替换为直接引用（不是在类加载的时候进行的，因为存在多态在运行时才可以确定）

初始化阶段有什么用吗？
对类的静态变量，静态代码块执行初始化操作。