描述一下JVM加载class文件的原理?

描述一下JVM加载class文件的原理?,第1张

Java语言是一种具有动态性的解释型语言,类(class)只有被加载到JVM中后才能运行。当运行指定程序时,JVM会将编译生成的.class文件按照需求和一定的规则加载到内存中,并组织成为一个完整的Java应用程序。这个加载过程是由类加载器来完成的,具体来说,就是由ClassLoader和它的子类来实现的。类加载器本身也是一个类,其实质是把类文件从硬盘读取到内存中。

类的加载方式分为隐式加载与显式加载两种。隐式加载指的是程序在使用new等方法创建对象时,会隐式地调用类的加载器把对应的类加载到JVM中。显式加载指的是通过直接调用class.forName()方法来把所需要的类加载到JVM中。

任何一个工程项目都是由许多个类组成的,当程序启动时,只把需要加载的类加载到JVM中,其他类只有被使用到的时候才会被加载,采用这种方法,一方面可以加快加载速度,另外一方面可以节约程序运行过程中对内存的开销。此外,在Java语言中,每个类或接口都对应一个.class文件,这些文件可以被看成一个个可以被动态加载的单元,因此当只有部分类被修改时,只需要重新编译变化的类即可,而不需要重新编译所有文件,因此加快了编译速度。

首先看一张图,然后在进行解析:

第一个过程javac编译java的图示标注了解一下就行,现在我们就来看看第二个过程 ——>class文件如何被jvm加载的。

加载的过程分为三个:

装载(Loading)->链接(Linking)->初始化(initializing)

装载过程中注意:

以上就是类加载的过程。

关于下面的JVM运行时数据区另外一篇 《JVM运行时数据区分析》 !

java虚拟机把描述类的数据从class文件加载到内存,并对数据进行 校验/准备/解析和初始化,最终形成可以被虚拟机直接使用的Java类型,这个过程被称作虚拟机的类加载机制。

称作虚拟机的类加载机制。

loading ->linking (verification ->preparation ->resolution)->resolution)->initializing

loading: 把class文件load到内存中,采用双亲委派,主要是为了安全性

verification: 校验class文件是否符合标准

preparation: 静态变量分配内存并设初始值的阶段(不包括实例变量)

resolution:把符号引用转换为直接引用

initializing:静态变量赋初始值

类加载的过程主要分为三个部分:加载、连接、初始化这三个阶段。

类的加载指的是将类的.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,然后在堆区创建一个这个类的java.lang.Class对象,用来封装类在方法区类的对象。主要步骤可以分为下面的三件事情:

加载阶段完成后,虚拟机外部的 二进制字节流就按照虚拟机所需的格式存储在方法区之中,而且在Java堆中也创建一个java.lang.Class类的对象,这样便可以通过该对象访问方法区中的这些数据。

类的加载的最终产品是位于堆区中的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的接口。加载类的方式有以下几种:

2.加载器

JVM的类加载是通过ClassLoader及其子类来完成的,类的层次关系和加载顺序可以由下图来描述:

1.BootstrapClassLoader(启动类加载器)

在连接里面又可以被分成3个小阶段,分别是:验证,准备,解析

1.验证(目的):

2.验证内容:

验证是连接阶段的第一步,这一阶段的目的是为了确保Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求,并且不会危害虚拟机自身的安全。验证阶段大致会完成4个阶段的检验动作:

验证阶段是非常重要的,但不是必须的,它对程序运行期没有影响,如果所引用的类经过反复验证,那么可以考虑采用-Xverifynone参数来关闭大部分的类验证措施,以缩短虚拟机类加载的时间。

3.准备:

在准备阶段,为静态变量的初值为jvm默认的初值,而不是我们在程序中设定的初值。jvm默认为静态变量的初值是这样的

4.解析:

这一阶段的任务就是把常量池中的符号引用转换为直接引用 什么是符号引用,什么是直接引用。

1.工作内容:

JVM负责主要对类变量(类变量就是static修改的变量)进行初始化这里主要对类变量(类变量就是static修改的变量)进行初始化,初始化主要有两个方式:

2.初始化时机:

类初始化时机:只有当对类的主动使用的时候才会导致类的初始化,类的主动使用包括以下六种:

3.初始化顺序:

如果有父类,则顺序是:父类static方法/static变量赋值 –>子类static方法/static变量赋值

三、结语:

上面介绍的就是类(class)的加载,包含它的加载、链接、初始化。

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