Java 验证、方法执行和JIT编译期间类加载的原因和跟踪

我试图非常详细地了解哪些事件导致类加载，在测试过程中，我遇到了一个在这个非常基本的示例中我不了解的行为：

public class ClinitTest {
    public static Integer num;
    public static Long NUMTEST;

    static {
        NUMTEST = new Long(15);;
        num = (int) (NUMTEST * 5);
        System.out.println(num);
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println( "The number is " + num);
    }
}

运行

java.lang.Long

时，会在执行

时加载。好的，它在引导类加载器之前被加载，但是AppClassloader在那时被调用，因为它还没有注册为初始化类加载器。因此LauncherHelper将获得应用程序类，在调用main方法之前，JVM将确保该类已初始化。在执行

期间，会发生此类加载

在另一次运行中，我使用Java代理将

重命名为其他名称，并添加一个空的。我的期望是-由于原始的

代码没有得到执行，我也不会得到类加载事件

奇怪的是，此时，

java.lang.Long

的加载似乎发生得更早。在我的跟踪中，我看到当

LaunchHelper

尝试验证主类时，它被触发。在这里，它试图通过反射获取main方法，在引擎盖下调用

java.lang.Class.getDeclaredMethods0（）

会导致调用

AppClassLoader

请求

java.lang.Long

因此，问题是：

在正常执行时，类如何可能在稍后加载（即，当代码实际执行时），但它却在如此早的时间加载，而代码实际上永远不会执行，因为从未调用它

JVM中是否有方法跟踪导致此类类加载的事件？不仅是在什么时候发生，而且是哪个指令或事件导致了它，因为它可能是由第一次使用的类、验证的另一个类、JIT编译等引起的

在订阅JVMTI事件的用户的帮助下，我已经验证了在删除静态初始化的情况下运行

clinitest

时未加载

java.lang.Long

由于您正在使用Java代理运行测试，我认为

• java.lang.Long

  在类转换期间由代理自身加载
• 或者代理在签名中添加/修改带有

  Long

  类的公共方法

当

launchelper

验证主类时，它会遍历公共方法，查找

publicstaticvoidmain（）

。作为一个副作用，这些方法的签名中提到的所有类都被解析

我不知道现有的工具允许跟踪JVM内部事件的类加载，但是这样的工具可以很容易地用几行代码编写。给你

#include <jvmti.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <libunwind.h>
#include <cxxabi.h>

static char* fix_class_name(char* class_name) {
    class_name[strlen(class_name) - 1] = 0;
    return class_name + 1;
}

static void print_native_backtrace() {
    unw_context_t context;
    unw_cursor_t cursor;
    unw_getcontext(&context);
    unw_init_local(&cursor, &context);

    char func[256];
    unw_word_t offs;
    while (unw_step(&cursor) > 0 && unw_get_proc_name(&cursor, func, sizeof(func), &offs) == 0) {
        if (func[0] == '_' && func[1] == 'Z') {
            int status;
            char* demangled = abi::__cxa_demangle(func, NULL, NULL, &status);
            if (demangled != NULL) {
                strncpy(func, demangled, sizeof(func));
                free(demangled);
            }
        }
        printf("  - %s + 0x%x\n", func, offs);
    }
}

static void print_java_backtrace(jvmtiEnv *jvmti) {
    jvmtiFrameInfo framebuf[256];
    int num_frames;
    if (jvmti->GetStackTrace(NULL, 0, 256, framebuf, &num_frames) == 0 && num_frames > 0) {
        for (int i = 0; i < num_frames; i++) {
            char* method_name = NULL;
            char* class_name = NULL;
            jclass method_class;

            jvmtiError err;
            if ((err = jvmti->GetMethodName(framebuf[i].method, &method_name, NULL, NULL)) == 0 &&
                (err = jvmti->GetMethodDeclaringClass(framebuf[i].method, &method_class)) == 0 &&
                (err = jvmti->GetClassSignature(method_class, &class_name, NULL)) == 0) {
                printf("  * %s.%s + %ld\n", fix_class_name(class_name), method_name, framebuf[i].location);
            } else {
                printf(" [jvmtiError %d]\n", err);
            }

            jvmti->Deallocate((unsigned char*)class_name);
            jvmti->Deallocate((unsigned char*)method_name);
        }
    }
}

void JNICALL ClassLoad(jvmtiEnv *jvmti, JNIEnv* jni, jthread thread, jclass klass) {
    char* class_name;
    jvmti->GetClassSignature(klass, &class_name, NULL);
    printf("Class loaded: %s\n", fix_class_name(class_name));
    jvmti->Deallocate((unsigned char*)class_name);

    print_native_backtrace();
    print_java_backtrace(jvmti);
}

JNIEXPORT jint JNICALL Agent_OnLoad(JavaVM *vm, char *options, void *reserved) {
    jvmtiEnv *jvmti;
    vm->GetEnv((void**)&jvmti, JVMTI_VERSION_1_0);

    jvmtiEventCallbacks callbacks = {0};
    callbacks.ClassLoad = ClassLoad;
    jvmti->SetEventCallbacks(&callbacks, sizeof(callbacks));
    jvmti->SetEventNotificationMode(JVMTI_ENABLE, JVMTI_EVENT_CLASS_LOAD, NULL);

    return 0;
}

运行：

每当类加载事件发生时，它将显示混合堆栈跟踪（C+Java），例如

Class loaded: java/lang/Long
  - ClassLoad(_jvmtiEnv*, JNIEnv_*, _jobject*, _jclass*) + 0x69
  - JvmtiExport::post_class_load(JavaThread*, Klass*) + 0x15b
  - SystemDictionary::resolve_instance_class_or_null(Symbol*, Handle, Handle, Thread*) + 0x87c
  - SystemDictionary::resolve_or_fail(Symbol*, Handle, Handle, bool, Thread*) + 0x33
  - get_mirror_from_signature(methodHandle, SignatureStream*, Thread*) + 0xc6
  - Reflection::get_parameter_types(methodHandle, int, oopDesc**, Thread*) + 0x5df
  - Reflection::new_method(methodHandle, bool, bool, Thread*) + 0xfc
  - get_class_declared_methods_helper(JNIEnv_*, _jclass*, unsigned char, bool, Klass*, Thread*) + 0x479
  - JVM_GetClassDeclaredMethods + 0xcb
  * java/lang/Class.getDeclaredMethods0 @ -1
  * java/lang/Class.privateGetDeclaredMethods @ 37
  * java/lang/Class.privateGetMethodRecursive @ 2
  * java/lang/Class.getMethod0 @ 16
  * java/lang/Class.getMethod @ 13
  * sun/launcher/LauncherHelper.validateMainClass @ 12
  * sun/launcher/LauncherHelper.checkAndLoadMain @ 214

---

令人惊叹的您的小跟踪工具有助于证明您已经假设的：根本没有Java代理，但它确实是一个新生成的公共setter方法，我的一位同事为了测试目的在众多转换器中添加了该方法。我没有意识到这一点，他忘了提。由于没有C跟踪，我只看到

Class.getDeclaredMethods0

后面跟着一个类加载，我感到困惑，因为当我更改静态变量的类型时，加载的类型也发生了变化（现在知道有一个生成的getter方法并看到本机跟踪是有意义的）。谢谢

java -agentpath:/path/to/libclassload.so ClinitTest

Class loaded: java/lang/Long
  - ClassLoad(_jvmtiEnv*, JNIEnv_*, _jobject*, _jclass*) + 0x69
  - JvmtiExport::post_class_load(JavaThread*, Klass*) + 0x15b
  - SystemDictionary::resolve_instance_class_or_null(Symbol*, Handle, Handle, Thread*) + 0x87c
  - SystemDictionary::resolve_or_fail(Symbol*, Handle, Handle, bool, Thread*) + 0x33
  - get_mirror_from_signature(methodHandle, SignatureStream*, Thread*) + 0xc6
  - Reflection::get_parameter_types(methodHandle, int, oopDesc**, Thread*) + 0x5df
  - Reflection::new_method(methodHandle, bool, bool, Thread*) + 0xfc
  - get_class_declared_methods_helper(JNIEnv_*, _jclass*, unsigned char, bool, Klass*, Thread*) + 0x479
  - JVM_GetClassDeclaredMethods + 0xcb
  * java/lang/Class.getDeclaredMethods0 @ -1
  * java/lang/Class.privateGetDeclaredMethods @ 37
  * java/lang/Class.privateGetMethodRecursive @ 2
  * java/lang/Class.getMethod0 @ 16
  * java/lang/Class.getMethod @ 13
  * sun/launcher/LauncherHelper.validateMainClass @ 12
  * sun/launcher/LauncherHelper.checkAndLoadMain @ 214