JVM加载class文件的原理机制实例详解

什么是JVM

Java虚拟机（Jvm）是一款能够执行Java字节码的虚拟机。它是Java的核心，Java程序需要在JVM环境下运行。

JVM的主要功能包括解释Java代码、JIT编译器、内存管理、垃圾回收等。其中，JVM中的类加载器负责将class文件加载到JVM内存中。

JVM加载class文件的过程可以分为三步骤：加载、连接和初始化。

类加载器在类路径上搜索class文件，并通过IO输入流读取class文件，然后对该文件进行解析，并且在内存中生成一个代表这个类的Class对象。

连接又分为三个阶段：

因为class文件可以手写或者被恶意篡改，这阶段就是对class文件进行验证。验证阶段包括语法分析、字节码验证、符号引用验证等。

在准备阶段，JVM为类变量分配内存，设置默认初始化值。

解析阶段就是将类中的符号引用转换成直接引用的过程。符号引用就是以字符串形式表示的一组符号，可以是类或接口的全限定名，字段的名称和描述符，方法的名称和描述符。

在初始化阶段，JVM执行类的初始化代码，包括执行类构造器方法<clinit>，为静态变量赋初始值。

现在我们创建一个简单的Java类HelloWorld，然后通过以下命令编译为class文件：javac HelloWorld.java。

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

然后使用命令java HelloWorld来运行这个程序，JVM就会加载并执行这个类。

我们再创建一个Java类MyClass，并在这个类中引用一个尚未定义的类com.abc.Test。

public class MyClass {
    public static void main(String[] args) {
        Test test = new Test();
        System.out.println("MyClass");
    }
}

然后编译这个类，并把MyClass.class放到classpath中，运行结果会报错，错误信息为：java.lang.NoClassDefFoundError: com/abc/Test。

这是因为在验证阶段，JVM发现了一个类引用无法解析，因为Test类还没有被定义，所以在连接过程中就失败了。

JVM的类加载机制保证了Java程序的灵活性和可移植性。不同的类加载器可以根据需要加载不同位置的class文件，这为Java程序提供了更多的灵活性，并且也使得Java程序可以跨平台运行。

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