Java虚拟机 类加载的过程

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类加载的全过程分为五个阶段：加载、验证、准备、解析、初始化。

1. 加载

这个阶段可分为三段：

（1）加载二进制字节流

根据类的全限定名（包名+类名），获取此类的二进制字节流。

虚拟机规范没有指定二进制字节流从哪里读取，可以是class文件，可以是jar，也可以由动态代理在运行时生成，等等，只要是符合规范的字节流即可，由类加载器来决定字节流的来源。

（2）生成方法区的数据结构

根据前一步读取到的字节，在方法区创建运行时数据结构。

（3）创建Class实例

在Java堆中创建java.lang.Class的实例，作为程序代码访问类型数据的外部接口。

2. 验证

这个阶段验证读取到的二进制字节流是否符合虚拟机规范中Class文件的存储格式，如果不符合，抛出java.lang.VerifyError异常或其子类的异常。

这个阶段分为四段：

（1）文件格式验证

验证字节流是否符合Class文件格式的规范。

有以下这些验证点：

• 是否已魔数0xCAFEBABE开头。
• 主次版本号是否能被当前虚拟机处理。
• 常量池的常量中是否有不被支持的类型。
• 常量池里的项是否执行不存在的常量或不符合类型的常量。
• 。。。。。。

注：这里的常量池不是指运行时虚拟机内存中的常量池，而是class文件的一部分。  （http://www.blogjava.net/DLevin/archive/2011/09/05/358033.html）

经过文件格式验证后，字节流进入虚拟机内存的方法区进行存储，具体的数据结构实现由虚拟机决定。后面的验证都是基于此处的方法区中的数据结构进行的。

（2）元数据验证

进行语义分析，以确保class文件描述的类信息符合Java语言的规范。也就是编译能通过。

有以下这些验证点：

• 是否 有父类（除java.lang.Object外，所有类都应有父类）。
• 是否继承了final类。
• 如果不是抽象类，是否实现了所有需要实现的方法。
• 。。。。。。

（3）字节码验证

进行数据流和控制流分析，对类的方法体进行校验，确保类的方法在运行时不作出危害虚拟机安全的行为。

• 确保 跳转指令不会跳到方法体以外的指令上。
• 确保类型转换是合法有效的。
• 。。。。。。

（4）符号引用验证

在“解析”阶段，把常量池内的符号引用转化为直接饮用的时候，要先验证符号引用。

• 通过全限定名，是否能找到相应的类
• 是否能找到指定类中的指定的字段或方法
• 类、字段或方法的可访问性是否合适。
• 。。。。。。

如果无法通过符号引用验证，将抛出一个java.lang.IncompatibleClassChangeError的子类。

3. 准备

在方法区，为static field分配内存，并设置其初始值。

这里设置的初始值，是Java虚拟机定义的对应于各种类型的默认值。

例如：

[java] view plain copy

print?

1. private static int value=123;  

private static int value=123;

经过准备阶段后，value的值为0，而不是123。赋值是在初始化阶段的<clinit>()完成的。

但是，对于static final field，在此阶段是直接赋值的。

例如：

[java] view plain copy

print?

1. private static final int value=123;  

private static final int value=123;

经过准备阶段后，value的值为123。

Java虚拟机中各种类型的默认初始值。

数据类型默认初始值int0long0Lshort(short)0char‘\u0000’byte(byte)0booleanfalsefloat0.0fdouble0.0dreferencenull

4. 解析

把类文件的常量池部分的符号引用转化为运行时常量池的直接引用。

• 解析类或接口

                   

• 解析字段

• 解析类方法

• 解析接口方法

5. 初始化

执行<clinit>()。

• <clinit>()中包含了一个类中所有类变量的赋值动作和静态块（写在static{ }里）的语句。执行顺序按在源文件中出现的顺序。
• <clinit>()不需要调用父类的<clinit>()，这是由虚拟机来确保完成的。
• 接口的<clinit>()中只包含接口中字段的赋值操作，父接口的<clinit>()不需要在子接口或实现类的<clinit>()之前执行，只有在真正引用到了父接口中定义的字段时，才会执行父接口的<clinit>()。
• <clinit>()是线程安全的。如果多个线程同时去初始化一个类，只有一个线程会去执行初始化，其他的线程都会阻塞。

更多关于jvm和类的加载机制可以参考知乎–>学习java应该如何理解反射？：https://www.zhihu.com/question/24304289