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Java虛擬機JVM類加載機制(從類文件到虛擬機)

 更新時間：2021年06月04日 09:54:59   作者：smileNicky  
所謂的類加載機制就是虛擬機將class文件加載到內(nèi)存，并對數(shù)據(jù)進行驗證，轉(zhuǎn)換解析和初始化，形成虛擬機可以直接使用的java類型，本文給大家介紹類加載機制過程從類文件到虛擬機的詳細(xì)說明，感興趣的朋友跟隨小編一起看看吧

一、類加載機制簡介

什么是類的加載

類的加載指的是將類的.class文件中的二進制數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)存中，將其放在運行時數(shù)據(jù)區(qū)的方法區(qū)內(nèi)，然后在堆區(qū)創(chuàng)建一個java.lang.Class對象，用來封裝類在方法區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。類的加載的最終產(chǎn)品是位于堆區(qū)中的Class對象，Class對象封裝了類在方法區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且向Java程序員提供了訪問方法區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的接口。

類加載機制：所謂的類加載機制就是虛擬機將class文件加載到內(nèi)存，并對數(shù)據(jù)進行驗證，轉(zhuǎn)換解析和初始化，形成虛擬機可以直接使用的java類型（即java.lang.class）

JVM的類加載機制分為五個部分：加載，驗證，準(zhǔn)備，解析，初始化，圖示：

在這里插入圖片描述

二、類加載機制過程

 2.1、加載（Load）

所謂JVM加載過程，是查找和導(dǎo)入class文件，加載過程：

（1）通過類的全限定名獲取這個類的二進制字節(jié)流；

（2）將字節(jié)流所代表的靜態(tài)存儲結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為方法區(qū)的運行時數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；

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（3）在JVM堆中生成代表這個類的java.lang.class對象（作為方法區(qū)中這些數(shù)據(jù)的訪問入口）

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2.2、連接（Linking）

2.2.1、驗證（Verify）

JVM驗證（Verify）這個過程是為了保證被加載類的正確性，保證其它后續(xù)步驟的正確正常執(zhí)行，驗證的過程包括：

  • 文件格式驗證
  • 元數(shù)據(jù)驗證
  • 字節(jié)碼驗證
  • 符號引用驗證

2.2.2、準(zhǔn)備（Prepare）

準(zhǔn)備（Prepare）階段，是為類變量分配內(nèi)存并設(shè)置初始化值的。

eg：

public static int v = 9092;

注意：在類加載的準(zhǔn)備（Prepare）階段，v變量是賦值為0的而不是9092，這個值是在后續(xù)過程才賦值的

 private static int i;
public static void main(String[] args) {
    // 正常打印出0，靜態(tài)變量在類加載的準(zhǔn)備階段會賦值0
    System.out.println(i);
}
public static void main(String[] args) {
   // 編譯報錯，因為局部變量沒賦值不會自動生成初始化值
    int i;
    System.out.println(i);
}

2.2.3、解析（Resolve）

這個階段是將常量池中的符號引用轉(zhuǎn)換為直接引用的過程。所謂符號引用就是class文件中的：

1.  CONSTANT_Class_info
2.  CONSTANT_Field_info
3.  CONSTANT_Method_info
// 等等
...

直接引用可以是指向目標(biāo)的指針，相對偏移量或是一個能間接定位到目標(biāo)的句柄。

直接引用和字符引用一個最明顯的區(qū)別是，直接引用是目標(biāo)是已經(jīng)被加載到內(nèi)存的，而字符引用并不一定已經(jīng)加載到內(nèi)存。

2.3、初始化（Initialize）

類加載的初始化階段，是對類的變量和代碼塊執(zhí)行初始化操作，是執(zhí)行類構(gòu)造器的過程，換句話說是對類的靜態(tài)變量，靜態(tài)代碼塊執(zhí)行初始化操作

三、類加載器Classloader

 3.1、類加載器簡介

類的加載過程是在JVM之外的，目的是為了讓應(yīng)用程序決定如何獲取需要的類。

類加載，也即類加載器通過類的全限定名獲取其定義的二進制字節(jié)流，顧名思義，類加載器就是來加載class文件的。

3.2、類加載器分類

類加載器可以分為啟動類加載器，拓展類加載器，應(yīng)用程序類加載器

在這里插入圖片描述

  • 1）、 Bootstrap classload（啟動類加載器）：負(fù)責(zé)加載$JAVA_HOME中jre/lib/rt.jar里所有的class或者--Xbootclasspath系統(tǒng)參數(shù)指定路徑下的jar包。這個實現(xiàn)是由c++實現(xiàn)的
  • 2）、Extension Classload（拓展類加載器）：負(fù)責(zé)加載java平臺中拓展的一些jar，包括$JAVA_HOME中jre/lib/ext/*.jar或者-Djava.ext.dirs指定目錄下的jar包
  • 3）、Application Classload（應(yīng)用程序類加載器）：負(fù)責(zé)加載classpath中指定的jar或者Djava.class.path指定路徑的類和jar包
  • 4）、custom classload（自定義的類加載器）：通過java.lang.ClassLoader的子類實現(xiàn)的類，屬于程序根據(jù)需要自定義拓展的類加載器，如tomcat、jboss都會根據(jù)j2ee規(guī)范自行實現(xiàn)ClassLoader

3.3、雙親委派

類的加載原則：按照“雙親委派”的原則加載的，當(dāng)一個類收到了類加載請求，他首先不會嘗試自己去加載這個類，而是把這個請求委派給父類去完成，每一個層次類加載器都是如此也即class類的加載，按照自頂向下的規(guī)則，由Bootstrap Classload到custom classload，就是由上層的加載類來加載類

目的：不管是哪個加載器加載這個類，最終都是委托給頂層的啟動類加載器進行加載，保證了使用不同的類加載器最終得到的都是同樣一個 Object 對象。

附錄：參數(shù)資料

https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/index.html

以上就是Java JVM類加載機制(從類文件到虛擬機)的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于JVM類加載機制的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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