26届JAVA 学习日记——Day12

2024.11.19 周二
许久不见，甚是想念。时隔周六、周日、周一，又准备开始打卡，许多课的结课大作业把我的计划打乱许多，因此许久没有打卡。

今日学习内容也不算多，课业和项目都比较花时间，时间花在项目上八股的学习时间就偏少。

八股

类初始化和类加载

创建对象的过程

在这里插入图片描述

类加载检查：虚拟机遇到一条new指令时，首先将去检查这个指令的参数是否能在常量池(回顾：常量池存储类和接口中的常量，包括字面值常量、符号引用、以及运行时常量池，同时常量池属于方法区的存储内容，而元空间是方法区的具体实现)中定位到一个类的符号引用，并且检查这个符号引用代表的类是否已被加载、解析和初始化过，如果没有，那必须先执行相应的类加载过程。
分配内存：在类加载检查通过后，接下来虚拟机将为新生对象分配内存。对象所需的内存大小在类加载完成后便可确定，为对象分配空间的任务等同于把一块确定大小的内存从Java堆(回顾：根据 JVM8 规范，JVM 运行时内存共分为虚拟机栈、堆、元空间、程序计数器、本地方法栈五个部分。堆内存是 JVM 所有线程共享的部分，在虚拟机启动的时候就已经创建)中划分出来。
初始化零值：内存分配完成后，虚拟机需要将分配到的内存空间都初始化为零值（不包括对象头），这一步操作保证了对象的实例字段在Java代码中可以不赋初始值就直接使用，因为程序能访问到这些字段的数据类型所对应的零值。
进行必要设置，比如对象头：初始化零值完成后，虚拟机要对对象进行必要的设置，例如这个对象是哪个类的实例、如何才能找到类的元数据信息、对象的哈希码、对象的GC分代年龄等信息。这些信息存放在对象头中。另外，根据虚拟机当前运行状态的不同，如是否启用偏向锁等，对象头会有不同的设置方式。

什么是偏向锁？
如果一个锁大多数时间都被同一个线程访问，那么就可以假设这个锁在将来也极有可能被同一个线程访问，从而省去一些不必要的检查，提高程序的性能。但是，如果有其他线程开始竞争这个锁，那么偏向锁就会撤销，回复到更严格的锁状态。

执行init方法：在上面工作完成后，从虚拟机的视角来看，一个新的对象已经产生，但从Java程序的视角来看，对象创建才刚开始，因为构造函数，即class文件中的方法还没有执行，所有的字段仍然为零，对象需要的其他资源和状态信息还没有按照预定的意图构造完成。所以一般来说，执行new指令之后还会接着执行方法，将对象按照程序员的意愿进行初始化，如此一个真正可用的对象才算被完成构造出来。

对象的生命周期

对象的生命周期包括 创建、使用、销毁 三个阶段：

创建：对象通过关键词new在堆内存中被实例化，构造函数被调用，对象的内存空间被分配。
使用：对象被引用并执行相应的操作，可以通过引用访问对象的属性和方法，在程序运行过程中被不断使用。
销毁：当对象不再被引用时，通过垃圾回收机制自动回收对象所占用的内存空间。垃圾回收器会在适当的时候检测并回收不再被引用的对象，释放对象占用的内存空间，完成对象的销毁过程。

类加载过程和双亲委派原则

类从被加载到虚拟机内存开始，到卸载出内存为止，它的整个生命周期包括以下 7 个阶段：

在这里插入图片描述
其中Java 的类加载过程分为三个主要步骤：加载、链接、初始化。

第一阶段——加载（Loading）

通过类的全限定名（包名 + 类名），获取到该类的.class文件的二进制字节流，将二进制字节流所代表的静态存储结构，转化成方法区运行时的数据结构，在内存中生成一个代表该类的Java.lang.Class对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口。

Java将字节码数据从不同的数据源读取到JVM中，并映射为JVM认可的数据结构（Class对象）。

数据源可能是各种各样的形态，如jar文件、class文件，甚至是网络数据源等；如果输入数据不是 ClassFile 的结构，就会抛出ClassFormatError。

第二阶段——链接（Linking）

类加载过程的核心步骤，简单来说指将原始的类定义信息平滑地转化入JVM运行的过程中。此处可进一步细分成三个步骤。

验证（verification），是虚拟机安全的重要保障，JVM需要核验字节信息是否符合Java虚拟机规范，否则被认为是VerifyError，如此一来就防止恶意信息或者不合规的信息危害JVM的运行，验证阶段有可能触发更多class的加载。

准备（preparation），创建类或接口中的静态变量（static），并初始化静态变量的初始值。但此处的"初始化"和"显式初始化阶段"存在区别，此处侧重点在于分配所需要的内存空间，不会去执行更进一步的JVM指令。

解析（resolution），将常量池的符号引用（symbolic reference）替换为直接引用。

第三阶段——初始化（initialization）

真正地去执行类初始化地代码逻辑，包括静态字段赋值的动作，以及执行类定义中的静态初始化块内的逻辑，编译器在编译阶段就会把这部分逻辑整理完成，父类型的初始化逻辑优先于当前类型的逻辑。

public class Example {// 静态字段public static int staticField = 10;// 静态常量public static final String STATIC_CONSTANT = "This is a static constant";// 静态初始化块static {// 在这里可以进行静态字段的赋值或其他初始化操作System.out.println("Inside static initializer block.");staticField = 20; // 改变静态字段的值}// 构造函数public Example() {System.out.println("Inside constructor.");}// 主方法，程序的入口点public static void main(String[] args) {// 输出静态字段的值System.out.println("Static field value: " + staticField);// 输出静态常量的值System.out.println("Static constant value: " + STATIC_CONSTANT);// 创建类的实例，观察构造函数的调用new Example();}
}