jvm的类加载机制总结

Posted 2021-03-02 jichi

类的加载机制分为如下三个阶段：加载，连接，初始化。其中连接又分为三个小阶段：验证，准备，解析。

加载阶段

将类的.class文件中的二进制数据读入到内存中，将其放在运行时数据区的方法区内，然后再堆内创建一个class对象，用来封装类在方法区内的数据结构。
加载class文件的方式：
从本地系统中直接加载
通过网络下载.class文件
从zip，jar等归档文件中加载.class文件
从专有数据库中提取.class文件
将Java源文件动态编译为.class文件

类的加载最终产品是位于堆中的class对象。Class对象封装了类在方法区内的数据结构，并且向java程序员提供了访问方法区内的数据结构和接口。
类加载并不需要等到某个类被主动使用的时候才加载，jvm规范允许类加载器在预料到某个类要被使用的时候就预先加载。如果预先加载过程中报错，类加载器必须在首次主动使用的时候才会报错。如果类一直没有被使用，就不会报错。

验证阶段

此阶段验证的内容如下
类文件的结构检查：
确保类文件遵从java类文件的固定头格式，就像平时做文件上传验证文件头一样。还会验证文件的主次版本号，确保当前class文件的版本号被当前的jvm兼容。验证类的字节流是否完整，根据md5码进行验证。
语义检查：
检查这个类是否存在父类，父类是否合法，是否存在。
检查该类是不是final的，是否被继承了。被final修饰的类是不允许被继承的。
检查该类的方法重载是否合法。
检查类方法翻译后的字节码流是否合法。
引用验证，验证当前类使用的其他类和方法是否能够被顺利找到。

准备阶段

通过验证阶段之后，开始给类的静态变量分配内存，设置默认的初始值。类变量的内存会被分配到方法区中，实例变量会被分配到堆内存中。准备阶段的变量会赋予初始值，但是final类型的会被赋予它的值，可以理解为编译的时候，直接编译成常量赋给。如果是一个int类型的变量会分配给他4个字节的内存空间，并赋予值为0。如果是long会赋予给8个字节，并赋予0。

解析阶段

解析阶段会把类中的符号引用替换成直接引用。比如Worker类的gotoWork方法会引用car类的run方法。

在work类的二进制数据，包含了一个Car类的run的符号引用，由方法的全名和相关描述符组成。解析阶段，java虚拟机会把这个符号引用替换成一个指针，该指针指向car类的run方法在方法区中的内存位置，这个指针就是直接引用。

初始化阶段

类的初始化阶段就是对垒中所有变量赋予正确的值，静态变量的赋值和成员变量的赋值都在此完成。初始化的顺序参考上方的整理。
初始化有几点需要注意
如果类还没有被加载和连接，就先进行加载和连接。如果存在直接的父类，父类没有被初始化，则先初始化父类。