JVM字节码class文件和类的加载

字节码文件 

每一个java类被编译后都会生成一个对应的.class字节码文件，通常以16进制来查看，数据是以二进制流的形式存储的，中间没有分隔符。

.class文件是编译的结果，只加载了常量、静态成员变量、静态成员方法、static代码块等。在程序运行时才会加载进JVM内存。 

.class字节码文件由十个部分组成：

MagicNumber(魔数) ：

        位于.class字节码文件最开头的四个字节，是固定值0xCAFEBABE。虚拟机加载.class文件时会先检查魔数是不是0xCAFEBABE，不是的话就拒绝加载这个文件

Version（JDK版本）

        版本号，虚拟机加载前会先看看版本号是否在虚拟机支持范围之内，高版本的jvm可以加载低版本的.class文件，反之不行。具体来说就是，高版本的JRE可以加载低版本的JDK，反之不行。 

Constant_pool(常量池)

1. 首先的两个字节是Constant_pool_count:描述常量池中一共有多少个常量，接下来的二进制信息描述这些常量的具体信息。
2. .class常量池中存放的是字面常量和符号引用。字面量是指由字母，数字等构成的字符串或者数值，它只能作为右值出现，所谓右值是指等号右边的值。字面常量和字面量有区别。符号引用 ：符号引用以一组符号来描述所引用的目标。符号引用可以是任何形式的字面量，符号引用和虚拟机的布局无关。在编译的时候一个每个java类都会被编译成一个class文件，但在编译的时候虚拟机并不知道所引用类的地址，多以就用符号引用来代替，而在解析阶段就是为了把这个符号引用转化成为真正的地址的阶段。
3. 字面常量主要包括String类型和被声明为final类型的常量
4. 符号引用包含：类和接口的全限定名、字段的名称和描述符、方法的名称和描述符的符号引用
5. Java语言在编译的时候，这些符号引用所指向的内存中的数据还没有加载（但是static和final修饰的成员已经加载），java的动态就体现在：在运行时才会去加载这些符号引用，所以需要在加载类的时候先把这些符号引用保存在class文件中。

Access_flag(访问权限)

This_cass：保存当前类全局限定名在常量池中的索引

Super_class:保存当前类父类全局限定名在常量池中的索引

Interface：保存实现的接口列表

Fileds表：（字段表）

        

        主要包括字段的：访问权限、修饰符（static、final、volatile等）、变量类型、变量名（这些都是指向类中的常量池的字面常量和符号引用的）。注意，此时非static的字段的值或者指向的地址还没加载，在运行时（加载进JVM后）才会加载。

 Methods表：（方法表）

        

        主要包括方法的：访问权限、返回值类型、方法名等（这些都是指向类中的常量池的字面常量和符号引用的）。注意，此时非static的方法的内容还没加载，在运行时（加载进JVM后）才会加载。

 Attributes表：属性表

        属性表中最重要的的就是code属性， java类中的方法被javac编译器编译成class文件后，方法体被编译成字节码指令存储在属性表的code属性中。

        code属性中包括操作数栈的深度、局部变量的大小、还有方法体对应的字节码指令。

        但是在字节码中，字节码指令只有只有指令，还没有操作数。在运行时，字节码指令会将数据从java栈的局部变量表和操作数栈中来回移动，完成方法体中的代码。

    

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类加载机制

• 前面讲了class文件的细节，下面介绍jvm是如何将这些class文件加载进虚拟机内存的（也就是类加载的过程）。

类的生命周期： 

 类的加载过程：

1. 加载
2. 连接（验证、准备、解析）
3. 初始化

类加载的时机：

• 遇到new指令时
• 通过反射调用时
• 当初始化一个类时，会先初始化其父类
• 调用类的静态方法、静态成员变量

1、加载

1. 根据类的全限定名获取类的字节码文件
2. 将字节码文件中的静态结构 转化成方法区中的运行时的动态数据结构
3. 创建这个类的Class对象（注意这个对象是在方法区中存储的）

2、验证

1. 验证字节码文件最开头的魔数
2. 验证字节码文件的第二个部分：JDK的版本号，是否和JVM版本号对应

3、准备

• 为类中static类型的成员变量分配内存和赋初始0值，注意是在方法区中分配的。

4、解析

• 解析的过程就是将字节码中的常量池中的符号引用转为直接引用。
• 符号引用就是用一个符号来描述引用的目标，不一定指向目标的内存地址；
• 直接引用就是直接指向内存地址了

5、初始化

• 初始化是调用类的构造器方法，这才是真正执行类中的代码
• 为类中的静态成员变量赋值
• 执行类中静态方法和静态代码块中的字节码指令

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类加载器

类加载器把类的class文件加载进jvm内存

1、根类加载器

• 加载/lib目录下的类到jvm内存

2、扩展类加载器

• 加载/lib/ext目录下的类到jvm内存

3、应用类加载器

• 加载用户自定义的类

 

双亲委派机制

这些类加载器有上面这种父子的层级关系，一个类加载器收到加载类的请求时， 会先找它的父类能不能加载这个类，能的话就加载，不能的话就继续向上传递。如果所有的父加载器都不能加载，那么就自己来完成加载，如果自己也完成不了加载，那么就交给子加载器加载。

为什么要有双亲委派机制