JVM 加载class 文件的原理机制

Posted 2021-08-30 四猿外

JVM 中类的装载是由类加载器（ ClassLoader）和它的子类来实现的， Java 中的类加载器是一个重要的Java 运行时系统组件，它负责在运行时查找和装入类文件中的类。

由于Java 的跨平台性， 经过编译的Java 源程序并不是一个可执行程序， 而是一个或多个类文件。当Java 程序需要使用某个类时，JVM 会确保这个类已经被加载、连接（ 验证、准备和解析）和初始化。类的加载是指把类的.class 文件中的数据读入到内存中，通常是创建一个字节数组读入.class 文件，然后产生与所加载类对应的Class 对象。加载完成后，Class 对象还不完整，所以此时的类还不可用。当类被加载后就进入连接阶段，这一阶段包括验证、准备（ 为静态变量分配内存并设置默认的初始值）和解析（ 将符号引用替换为直接引用）三个步骤。最后JVM 对类进行初始化，包括：1)如果类存在直接的父类并且这个类还没有被初始化，那么就先初始化父类； 2)如果类中存在初始化语句， 就依次执行这些初始化语句。

类的加载是由类加载器完成的，类加载器包括：根加载器（BootStrap）、扩展加载器（Extension）、系统加载器（ System）和用户自定义类加载器（java.lang.ClassLoader 的子类） 。从Java 2（ JDK 1.2）开始， 类加载过程采取了父亲委托机制（PDM）。PDM 更好的保证了Java 平台的安全性，在该机制中， JVM 自带的Bootstrap 是根加载器， 其他的加载器都有且仅有一个父类加载器。类的加载首先请求父类加载器加载， 父类加载器无能为力时才由其子类加载器自行加载。JVM 不会向Java 程序提供对Bootstrap 的引用。

下面是关于几个类加载器的说明：

• Bootstrap：一般用本地代码实现，负责加载JVM 基础核心类库（rt.jar）；
• Extension：从java.ext.dirs 系统属性所指定的目录中加载类库，它的父加载器是Bootstrap；
• System：又叫应用类加载器，其父类是Extension。它是应用最广泛的类加载器。它从环境变量classpath 或者系统属性java.class.path 所指定的目录中记载类，是用户自定义加载器的默认父加载器。