一文读懂Jvm类加载机制

在了解Jvm类加载机制之前，我们需要先了解一些基本的概念。

什么是Jvm?

Jvm全称为Java Virtual Machine（Java虚拟机），它是Java语言的一个运行环境，它可以在任何平台上运行，如Windows、Linux、MacOS等，具有自动内存管理和垃圾回收等功能。

什么是类加载机制?

类加载机制是Jvm的重要组成部分，它是指Jvm在运行时将类的字节码加载到内存中，并将其转换为Java对象的过程。类加载机制是Jvm实现Java语言跨平台特性的重要保障。

Jvm的类加载机制主要包括了以下几个阶段：

加载阶段

在加载阶段，Jvm通过ClassLoader将.class文件中的类字节码加载入内存中，这些.class文件可以是从本地的文件系统、网络中或者从其他jar文件中读取。加载阶段的目的是在内存中创建一个类的Class对象，并且在这个过程中进行了字节码验证，以确保被加载的类符合Java语言规范。

链接阶段

链接阶段可以分为三个小阶段：验证、准备和解析。

验证

验证阶段的作用是验证类的字节码符合Jvm规范，符合Java语言规范。

准备

准备阶段的作用是为类的静态成员变量分配内存，并设置默认初始值。在这一步中，Jvm并没有进行静态变量的初始化。

解析

解析阶段的作用是将类中的符号引用转换为直接引用。

初始化阶段

在初始化阶段，静态变量和静态代码块被执行，JVM才把类的状态改为“初始化”。

类加载器

在Jvm中，有三类类加载器：Bootstrap ClassLoader、Extension ClassLoader 和 Application ClassLoader。

Bootstrap ClassLoader

Bootstrap ClassLoader 是Jvm内置的、最高级别的类加载器，它用于加载Java的核心类库，如java.、javax.等，位于jre/lib/rt.jar。

Extension ClassLoader

Extension ClassLoader 用于加载Java扩展库，位于jre/lib/ext目录下。

Application ClassLoader

最后是Application ClassLoader，也称为System ClassLoader，ClassLoader的默认实现，用于加载应用程序的classpath目录下的类文件。

示例说明

这里我们用两个例子来说明类加载机制的执行过程。

示例1

我们定义了一个类：

public class Hello {
    static {
        System.out.println("Hello World!");
    }
}

在编译之后，我们用如下命令运行：

java Hello

输出如下：

Hello World!

这是因为，当我们运行一个类时，Jvm会先将其加载进内存中（加载阶段），然后执行其静态代码块，输出结果。

示例2

我们定义了一个类：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello World!");
    }
}

在编译之后，我们用如下命令运行：

java Main

输出如下：

Hello World!

这是因为，当我们运行一个Java程序时，Jvm会先查找指定的类（Main），然后加载到内存中（加载阶段），执行其main方法（初始化阶段）。

总结

类加载机制是Java语言跨平台特性的关键，了解Jvm类加载机制的执行过程，可以更好地理解Java程序的运行机制，这对于程序员来说至关重要。