本文主要描述了Dalvik虛擬機中 Class 從加載到實例化過程。文中不貼代碼，因為代碼處理有些繁瑣。將代碼的操作過程全部抽象成圖，理解起來更加直觀。

1 Odex文件布局

• Java層創建ClassLoad并加載一個DexFile，Native層返回DexOrJar對象指針，表示 map 映射后的DexFile
• DexFile對象中保存了map 后的 Odex 文件索引信息，在解析odex文件中 Class 時候需通過該對象來獲取 Class 的具體信息

odex文件格式.png

2 類加載、鏈接、初始化

• 加載：dalvik虛擬機分配ClassObject結構體表示一個成功加載的類，并從OdexFile中解析 Class 的相關信息：接口，方法，成員變量，靜態成員等。
• 鏈接：根據加載階段獲取到的類的成員信息進行鏈接操作，包括遞歸加載父類，實現的接口，并創建虛函數表，接口函數訪問表，并調整實例成員的布局（為了對齊，緊湊），計算實例的大小。
• 初始化：初始化推遲到實例對象或者第一次使用類的靜態成員才進行，包括驗證類，優化方法，遞歸初始化父類，初始化靜態成員變量，執行靜態代碼塊等操作。

類實例化過程各個.png

如上圖“橙色”框表示了類在加載–>初始化的各個狀態。要真正實例化一個類對象，該類的狀態必須已經完成 load, link, init三個階段，也即處于“CLASS_INITIALIZED"狀態，該狀態字段保存于ClassObject中。

2.1 類加載、鏈接

ClassObject在Load，Link完成工作如下圖表示：

• 創建虛函數表vtable，上部分繼承自父類。當有覆蓋方法時，直接將Method指針指向當前類的Method對象即可；
• 非實例方法由directMethods數組表示；
• Iftable表示所有接口入口，每個接口對應的方法都在ifvPool數組中連續表示。ifvPool中保存的是vtable數組的索引。因此，方法通過ifvPool間接映射到Method中；
• super保存父類指針；
• interface保存接口指針；
• sfields[]中保存靜態成員變量的信息，在Load階段獲取，并且分配好空間，在init階段初始化；
• objectSize是真正實例一個對象，在dalvik堆中的大小，包括繼承自父類的大小，4字節對齊；
• status 保存了該類處于的狀態。

鏈接_初始化.png

2.2 類初始化

類初始化（init）主要由2個階段完成：

2.2.1 階段一

在init階段，虛擬機首先對類進行檢查,主要是對類方法所有指令，包括參數，返回值，方法體。
（1）方法參數檢查
參數中如果是類類型，則會檢查類是否已經初始化，否則觸發ClassLoad流程，加載并出示該類。如果加載失敗，則用Object代替。如果連Object類（虛擬機啟動階段加載）都找不到，那直接報錯返回，類初始化失敗。
（2）方法指令檢查
實例化、用類靜態成員指令（如：new-instance, sget, sput, invoke-static），類型轉換（check-cast），類型判斷（instancd-of）指令。虛擬機判斷類是否已經初始化該類，否則觸發ClassLoad加載并初始化該類。另外，如果加載類失敗，虛擬機會將對應指令替換為OP_THOROW_VERIFICATION_ERROR指令，當虛擬機真正執行到這條指令時，即拋找不到類的異常；
（3）返回指令檢查
即返回指令（return-object)，若檢查到返回的類沒有初始化，則觸發ClassLoad加載該類。失敗的話，則用類Object替換。
在完成所有指令的檢查后，虛擬機還會針對一些訪問volitile， final修飾成員的指令進行優化，主要是替換成虛擬機內部的指令，提高性能。
檢查父類是否已經正常初始化，否則遞歸初始化父類。
最后，初始化靜態域，執行靜態代碼塊，完成類的初始化。到這個階段，就可以開始使用這個類了，如其靜態成員，實例化對象。引起類初始化4條典型指令：

• 反射機制newInstance；
• new關鍵字；
• 首次引用類靜態變量，sget/sput；
• 首次引用類靜態方法，invoke-static；
  虛擬機在執行到上面4條指令，都會先判斷類是否已經初始化，否則會觸發類的加載初始化，失敗則拋ClassNotFound的異常。newInstance，new貼一張圖說明，反射機制流程請參考本文前面。

類實例化.png

2.2.2 階段二

找到類的初始化方法“<clinit>”由 靜態域初始化操作，靜態代碼塊組成，然后執行"<clinit>”初始化方法，對類的靜態域進行初始化。

2.2.3 “階段一”不是必須的

類始化過程中的“階段二”是必須的，但階段一需要試情況而定。
分2種情況來看待。加載dex文件時，會進行opt操作，其中一個dvmVerifyClass()的操作，該操作主要針對dex中每個類中引用的類是否在同一個dex文件中進行檢查：

1. 若該類引用到了不再當前dex文件中的類，則accessFlags中不會打上CLASS_ISPREVERIFIED的標記，表示該類還沒verify，在真正初始化該類時，會觸發verify的操作。這種情況下，類的初始化則需經歷“階段一”，“階段二”兩個操作。
2. 若該類內部引用到的類都在當前的dex文件中，則會在odex的accessFlags中打上CLASS_ISPREVERIFIED的標記，表示該類已verify過了，在真正初始化該類時，不需要再做verify操作。類的初始化則需要“階段二”的操作即可。

3 實例化

類的實例化主要分2個步驟：

1. 在虛擬機堆分配實例對象的空間；
2. 執行構造函數對實例成員進行初始化（編譯生成的構造函數執行順序為：父類構造最前，其次是實例變量初始化指令，最后是程序員寫的構造函數代碼）。

4 總結

dalvik虛擬機類加載流程可分為2個大過程：

1. 構造DexFile對象表示一個加載并且解析后的Dex文件；
2. 構造ClassObject對象表示虛擬機成功加載的類。

在實例化或引用引用類的靜態成員，都有時機觸發ClassLoad去加載尚未加載的類：

1. 父類，接口在加載階段會遞歸加載；
2. 若該類還沒verify，則 類的“方法參數”、“方法體中”、“返回值” 引用到的類都會在當前類初始化階段加載（實例變量在構造方法中、靜態成員在<clinit>方法中）；
3. 初始化階段會遞歸先初始化父類。

類在虛擬機內有9個生命期狀態，主要分4個階段：初始階段，load，link，init。總之，在我們能夠真正使用這個類的時候，類的狀態會必須是在：CLASS_INITIALIZED狀態，表示這個類已經初始化完成了。

類狀態.png