Java类的生命周期

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重要内存区域

方法区

运行时常量池、字段和方法信息、静态变量等数据。

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

堆区

Java堆用来存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。Java堆存储的对象被垃圾收集器管理，这些受管理的对象无需也无法显式的销毁。

从内存回收的角度，Java堆可以粗略的分为新生代和老年代。从内存分配的角度Java堆中可能划分出多个线程私有的分配缓冲区。不管如何划分，Java堆存储的内容是不变的，进行划分是为了能更快的回收或者分配内存。

对象在堆内存的布局

  • 对象头
    • MarkWorld，用于存储对象运行时的数据，如hashcode，锁状态标志，GC分代年龄等
    • 元数据，指向方法区中目标类的类型信息，通过元数据指针确定对象的具体类型
  • 实例数据
    • 存储对象中的各种类型的字段信息
  • 用于对齐的padding

Java虚拟机栈

每一条Java虚拟机线程都有一个线程私有的Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks)。它的生命周期与线程相同，与线程是同时创建的。

存储线程中Java方法调用的状态，包括局部变量、参数、返回值以及运算的中间结果等。一个Java虚拟机栈包含了多个栈帧，一个栈帧用来存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。当线程调用一个Java方法时，虚拟机压入一个新的栈帧到该线程的Java栈中，当该方法执行完成，这个栈帧就从Java栈中弹出。我们平常所说的栈内存（Stack）指的就是Java虚拟机栈。

本地方法栈

支持Native方法，与JVM栈相似

程序计数器

为了保证程序能够连续地执行下去，处理器必须具有某些手段来确定下一条指令的地址，而程序计数器正是起到这种作用。

运行时数据区域

线程隔离

  1. Program Counter Register 程序计数器
  2. JVM Stacks 虚拟机栈
  3. Native Stack

线程共享

  1. Java Heap 堆
    1. 是java虚拟机所管理的内存中最大的一块，用来存放对象实例
    2. 可以处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上是连续的即可
    3. 可用过-Xmx和-Xms控制
  2. Method Area 方法区
    1. 存储加载过的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据
    2. 别名为Non-Heap（非堆），是PermentGeneration永久代
    3. 包含运行时常量池，用于存放各种字面量和符号引用，不要求常量只有编译器才能产生，比如String的intern

类的生命周期

Screen Shot 2017-01-16 at 20.38.17

Loading 加载

找到需要加载的类并把类的信息加载到方法区中，然后在堆区中实例化一个Class对象，作为方法区中这个类的信息的入口

  1. 根据类的全名，生成一份二进制的字节码
  2. 将字节码解析成方法区对应的数据结构
  3. 生成Class对象的实例表示该类

Linking 连接

不一定要等到加载完成后，有时可以同时执行（比如Loading和Verification可以同时执行）

Verification

保证类符合Java的语法规范。

比如：bytecode的完整性、final方法的检查、方法签名的检查

Preparation

JVM为类的成员变量分配内存空间并且赋予默认初始值，需要注意的是这个阶段不会执行任何代码，而只是根据变量类型决定初始值。即所有int赋值为0，代码中的初始化赋值不进行运行。

也可能会为有助于提高程序性能的数据结构分配内存，比如method table。

method table这个数据结构包含了指向所有类方法的指针（包括从父类集成的方法）

Resulotion

确认类、接口、属性和方法在类的run-time constant pool的位置，并且把这些符号引用替换为直接引用。

symbolic references ==》 direct reference

Screen Shot 2017-01-16 at 20.55.10

Initialization 初始化

如果一个类第一次被直接引用，就会触发类的初始化

在此之前会先触发父类的初始化

过程

会按照代码书写顺序进行初始化，但总体规则是

  1. static先于非static
  2. 显式初始化，构造块初始化，最后调用构造函数进行初始化
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class Singleton {

    private static Singleton mInstance = new Singleton();// 位置1，输出1，0
    public static int counter1;
    public static int counter2 = 0;

//    private static Singleton mInstance = new Singleton();// 位置2，输出1，1

    private Singleton() {
        counter1++;
        counter2++;
    }

    public static Singleton getInstantce() {
        return mInstance;
    }
}

public class InitDemo {

    public static void main(String[] args) {

        Singleton singleton = Singleton.getInstantce();
        System.out.println("counter1: " + singleton.counter1);
        System.out.println("counter2: " + singleton.counter2);
    }
}

直接引用

  1. 创建实例（new、反射、cloning、反序列化）
  2. 调用类的static方法
  3. 使用或对类、接口的static属性进行赋值（不包括final的与在编译器确定的常量表达式，如果使用的父类的静态变量，则只需要加载父类即可）
  4. 调用API中的某些反射方法
  5. 子类被初始化
  6. 具有main方法的类

被动使用

  1. 引用父类的静态字段，只会引起父类的初始化，不会引起子类的初始化
  2. 定义类数组，不会引起类的初始化
  3. 引用类的常量，不会引起类的初始化

Unloading 卸载

满足下面的情况，类就会被卸载

  • 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
  • 加载该类的ClassLoader已经被回收
  • 该类对应的java.lang.Class对象没有任何地方被引用，无法再任何地方通过反射访问该类的方法

ClassLoader

程序在启动的时候，并不会一次性加载所有要用的class文件，而是根据程序的需要，通过Java的类加载机制来动态加载某个class文件到内存当中的，从而只有class文件被载入到了内存之后，才能被其他class文件所引用。所以ClassLoader就是用来动态加载class文件到内存当中的。

Bootstrap ClassLoader

Extension ClassLoader

App ClassLoader

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