導航

• 一、過程概述
• 二、Loading
• • 2.1 類加載器
  • 2.2 雙親委派機制
  • 2.3 類在內存中的結構
• 三、Linking
• 四、Initializing

一、過程概述

java 源文件編譯后會生成一個 .class文件存儲在硬盤上。

在程序運行時，會將用到的類文件加載到 JVM 內存中。從磁盤到內存的過程總共分為三個步驟：加載、連接、初始化。

Loading

Linking

Initializing

二、Loading

Loading 過程是把一個 class 文件加載到內存中去。

2.1 類加載器

JVM 加載類的方式是按需動態加載，采用雙親委派機制。

認識幾種系統提供的類加載器：

Bootstrap 啟動類加載器，負責加載指定目錄——JAVA_HOME/lib下的 rt.jar、charset.jar 等核心類庫，由 C++實現，是JVM 的不可分割的一部分。類加載范圍可以在 Launcher 類中查看：

ExtClassLoader 擴展類加載器，負責加載指定目錄——JAVA_HOME/lib/ext 下的擴展包，或者也可以由 -Djava.ext.dirs 參數指定。類加載范圍可以在 Launcher 類中查看：

AppClassLoader 應用類加載器，加載用戶應用的 classpath 下的 class 文件，這是應用程序的默認類加載器，用戶自定義的類都是通過這個類加載器來加載。類加載范圍可以在 Launcher 中查看：

自定義類加載器，開發者自定義的 ClassLoader，繼承自 ClassLoader 抽象類，并重寫 findClass(…) 。

類加載器（除 C++實現的 Bootstrap 外）本身就是一個普通的 class，JVM 所有的 class 都是被類加載器加載到內存的。

public class TestLoadClass {public static void main(String[] args) {System.out.println(TestLoadClass.class.getClassLoader());System.out.println(TestLoadClass.class.getClassLoader().getParent());// Bootstrap 由 C++ 實現，Java 中沒有具體的類與之對應，故返回 nullSystem.out.println(TestLoadClass.class.getClassLoader().getParent().getParent());} } output: sun.misc.Launcher$AppClassLoader@58644d46 sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@4554617c null

2.2 雙親委派機制

JVM 加載類時處于安全考慮，基礎類和擴展類等，都必須由指定的類加載器來加載，不同的類加載器有自己的命名空間，同一個類，如果由不同的類加載器加載，會在內存中存在多份類對象。也正因如此，JVM 的類加載機制要求諸如 java.lang.Object 這種基礎類必須由最基礎的 Bootstrap 來加載。

因此，整個 Loading 的過程就成了：底層類加載器收到類加載請求后，必須將請求層層傳遞給父級加載器檢查，確認是否應該由父級加載器加載，若由于父加載器的指定類路徑中沒有該類文件，就會再層層向下返回，最終才會去加載：

Tip：注意，AppClassLoader 的父加載器是 ExtClassLoader，ExtClassLoader的父加載器是Bootstrap 加載器。
這里的父加載器并不是 Java 多態中語法的 extends 繼承關系，而是一種架構上的層級關系，AppClassLoader 和 ExtClassLoader 之間沒有任何繼承關系，它們在語法上，都繼承自 ClassLoader 抽象類，實際上 ClassLoader 中維護了一個 ClassLoader parent 引用，這才是 “雙親” 的真實面目，即 AppClassLoader 的父加載器實際上是其內部的一個組合對象。

2.3 類在內存中的結構

加載的時候，創建了兩塊內容，第一塊內容是把 Xxx.class 二進制扔到內存中，第二塊內容是生成一個 Class 類的對象，該對象中的變量會指向前一塊的實際內存地址（這一步實際上是Resolution 的過程）。

三、Linking

Linking，連接，這是一個大的步驟，其中又分為三個小步驟：

Verification 驗證

Preparation 準備

Resolution 解析

驗證：校驗 class 文件格式是否符合 jvm 規范，如開頭的魔數等。
準備：將 class 中的靜態變量賦默認值，所謂默認值，舉個例子，int 類型默認值是 0，String 類型默認值是 null。
解析：把class 文件常量池中的符號引用轉化為直接內存地址。

四、Initializing

初始化，區別于 Linking 中的 Preparation ，此過程將靜態變量賦初始值。比如：

public static int num = 8;

這個 num 靜態變量會在 Preparation 階段賦值 0 ，在 Initializing 階段賦值 8。

Java初始化的時機，JVM規范中有明確規定，自然，加載也一定是在初始化之前完成。JVM規范中定義了以下這些必須初始化完畢的場景：

new

讀取和設置 static 變量，只觸發直屬類的初始化（例如，子類直接引用父類中的 static 變量，只初始化父類）

調用 static 方法

子類初始化之前，父類必須完成初始化

main 函數所在的類在執行之前必須完成初始化

通過反射獲取類信息

注意：對于 static final 類型的屬性，在編譯之后即存儲在字節碼文件的常量池中，直接引用它不會觸發初始化。

記憶技巧：

new 是創建對象，而對象的創建一定需要類信息的支持

static 變量和方法，又稱為類變量、類方法，它們都需要類指針來訪問。

main也屬于static 方法

子類是父類的擴展，子類都要初始化了，父類當然一定要先初始化

反射是使用類信息的一種技術，當然需要先初始化類

總結

以上是生活随笔為你收集整理的JVM——详解类加载过程的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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