贼详细但又贼容易理解的类加载过程

Posted 2023-02-15 offerNotFound

本文视频：寒食君

什么是类加载？

众所周知，Java 代码能在各个操作系统上运行起来，靠的是 JVM。Java 文件通过javac编译成class文件，这种中间码被我们称为字节码，然后由 JVM 加载字节码。运行时解释器将字节码解释成一行一行的机器码来执行。在程序运行期间，即时编译器会针对热点代码，直接将该热点代码编译成机器码来获得更高的执行效率。

上述的介绍中可以知道这就分为两个部分，编译器我们理解不了，但 JVM 加载字节码这个过程（就是类加载）就需要我们去了解了。

类加载的过程

类加载过程就只有加载、连接、初始化这三步

这张基本是所有博客里常见的，但可以说这张图的表述有点不准确。因为解析部分是灵活的，它可以在初始化环节之后再进行，实现所谓的“后期绑定”。其他环节的顺序不可改变。

1. 加载：加载是一个读取 Class 文件（泛指各种来源的二进制流），将其转化为某种静态数据结构存储在方法区内，并在堆中生成一个便于用户调用的 java.lang.Class 类型的对象的过程。
2. 验证（在 JVM 不断的迭代中，验证的东西会越来越多，越来越完善）：验证这一步其实是分为很多个步骤，分散在其它步骤里的。① 文件格式验证（发生在加载阶段） ② 元数据、字节码的验证（保证这玩意不会对 JVM 有威胁，发生在验证阶段） ③ 符号引用验证（发生在解析阶段）
   
3. 准备：就是为该类型中定义的静态变量赋 0 值（静态变量与成员变量是两码事）。
4. 解析（静态解析、动态解析）：将符号引用替换为直接引用。
   ① 当一个 Java 类被编译成 Class 之后（假设这个类为 A），并且 A 中引用了 B，那么在编译阶段，A 是不知道 B 有没有被编译的。所以 A 并不知道 B 的实际地址，此时在 A 的 class 文件中，将使用一个字符串 S 来代替 B 的地址，这个 S 就是是符号引用。
   ② 在运行时，如果 A 发生了类加载，到解析阶段就会发现 B 还未被加载，那么将会触发 B 的类加载，将 B 加载到 JVM 中，此时 A 中 B 的符号引用将会被替换为直接引用。
   =========》上面两步说的是静态解析的情况（B 是具体的实现类）。
   ③ 如果使用了多态，B 是一个抽象类或接口呢？这就涉及到动态解析了。可能这个 B 有两个具体的实现类 C 和 D，此时并不知道 B 的具体实现是调用 C 还是 D。所以就得等到运行过程中发生了调用（即初始化之后），JVM 中的栈就会得到具体的类型信息，这时候再进行解析，就能用明确的直接引用来替换符号引用了。
   =========》 这就是动态解析，用它来实现了后期绑定，底层对应了 invokevirtual 这条字节码指令。
   
5. 初始化：就是如果一个变量没有给他赋初始值的话，JVM 会给其赋默认值。

最后总结的图：