JVM-类加载过程

类加载过程是 Java 虚拟机 (JVM) 将 Java 代码编译后的字节码文件加载到内存中，并进行解析和验证，最终使程序能够运行的关键步骤。

• 类加载过程：加载->连接->初始化。
• 连接过程又可分为三步：验证->准备->解析。

1. 加载（Loading）

将字节码文件读入内存，并将其转换为 JVM 能够识别的 Class 对象。

这个过程通常涉及以下几个步骤：

• 查找：JVM根据类的全名（包括包名）查找相应的字节码文件（.class文件）。这可以从本地文件系统、网络或其他资源中获取。
• 读取：找到字节码文件后，JVM会将其读取到内存中。
• 解析：将字节码中的符号引用（如类名、方法名、字段名等）转换为直接引用。这一过程通常在后续步骤中进行。

 

2.验证 (Verification)

检查字节码文件的合法性和安全性，确保其符合 JVM 规范，防止恶意代码攻击。

• 文件格式验证：检查字节码文件的格式是否正确。
• 字节码验证：确保字节码符合Java语言的语法和语义规则，例如，确保方法的调用和字段的访问是合法的。
• 类型验证：检查类的继承关系和类型兼容性，确保类型安全。

 

3. 准备（Preparation）

在准备阶段，JVM会为类的静态变量分配内存，并将其初始化为默认值（如0、null等）。此时，类的静态变量会被分配到方法区（Method Area）。

 

4. 解析（Resolution）

解析（Resolution）是将符号引用转换为直接引用的过程。

主要是将字节码中的符号引用（如类名、方法名和字段名）转换为在内存中实际指向这些元素的地址。这一过程确保了在运行时能够正确地访问和调用类、方法和字段。

 

符号引用和直接引用

• 符号引用：
  • 符号引用是指在字节码中以字符串形式表示的类、方法或字段的名称。
  • 例如，类B的符号引用可能是字符串"B"，而方法display的符号引用可能是字符串"display"。
• 直接引用：
  • 直接引用是指在内存中实际的地址或指针，指向类、方法或字段的具体实现。直接引用允许JVM快速访问这些元素，而无需再次查找。

示例

class A {
    void methodB() {
        B b = new B();  // 这里需要解析B类
        b.display();    // 这里需要解析display方法
    }
}

class B {
    void display() {
        System.out.println("Hello from B");
    }
}

• 当methodB被调用时，JVM首先会解析类B，找到它在内存中的地址。
• 然后，在调用b.display()时，JVM会解析display方法，找到该方法在内存中的地址。

 

5. 初始化（Initialization）

初始化阶段是类加载过程的最后一步。在这一阶段，JVM会执行类的初始化代码，包括静态变量的初始化和静态代码块的执行。初始化过程遵循以下规则：

• 静态变量初始化：根据在类中定义的顺序，初始化所有静态变量。
• 静态代码块执行：执行类中的所有静态代码块。

 

6. 使用（Using）

类加载完成后，JVM可以使用该类进行实例化、方法调用等操作。此时，类的生命周期开始，JVM可以根据需要创建类的实例并调用其方法。

 

7. 卸载（Unloading）

在某些情况下，当类不再被使用时，JVM会将其从内存中卸载。卸载过程通常由垃圾回收机制管理，以释放内存资源。

卸载类需要满足 3 个要求:

1. 该类的所有的实例对象都已被 GC，也就是说堆不存在该类的实例对象。
2. 该类没有在其他任何地方被引用
3. 该类的类加载器的实例已被 GC

所以，在 JVM 生命周期内，由 jvm 自带的类加载器加载的类是不会被卸载的。但是由我们自定义的类加载器加载的类是可能被卸载的。

 

参考：类加载过程详解 | JavaGuide