jvm虚拟机类加载机制详解

什么是类加载

在 Java 程序中，类的加载是指将类的 .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 java.lang.Class 对象，用来封装在方法区内的数据结构。ClassLoader 类是用来加载 Java 类的类加载器。

类加载的步骤

Java 虚拟机将符号引用转换成直接引用的过程分为以下 5 个阶段。

1. 加载：在这个阶段，ClassLoader 会通过全限定名来读取 .class 文件，并生成对应的字节数组。

2. 链接：在加载阶段后，虚拟机会将这个类的二进制数据中的符号引用替换成直接引用，包括以下三个阶段：

3. 验证：这个阶段确保所导入的类是能够正确执行，且与当前运行环境的其他代码并存是安全的。在这个阶段中，将会检查 .class 文件的合法性，并且验证类中的各种信息是否符合 Java 虚拟机规范，例如类是否继承于指定的类或实现了接口。

4. 准备：为类变量（static 变量）分配内存，设置初始值。

5. 解析：将符号引用转换成直接引用。

6. 初始化：当 Java 程序运行至这个阶段时，就会执行类构造器 <clinit> 方法的内容，为类静态变量分配内存并设置初始值，这些静态变量所使用的值在代码中是已经明确写好的，因而在这个时候称为确定值。也就是说，在初始化阶段，类变量的初始化是实际被执行的操作，并且是在这个阶段对其赋值的。对于实例变量的初始化，是在对象实例化时进行的。

示例说明

示例一

下面的代码演示了类的初始化顺序。

public class Example {
    public static void main(String[] args) {
        new SubClass();
    }
}

class SuperClass {
    static {
        System.out.println("SuperClass init");
    }
}

class SubClass extends SuperClass {
    static {
        System.out.println("SubClass init");
    }
}

输出结果为：

SuperClass init
SubClass init

在以上代码中，main 方法创建了一个 SubClass 的实例。在这个过程中，会触发对 SubClass 类的初始化，而 SubClass 继承自 SuperClass，因此会先初始化 SuperClass 类。

示例二

下面的代码演示了类的动态加载。

public class Example {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class clazz = Class.forName("com.example.SubClass");
        System.out.println(clazz.getClassLoader());
    }
}

class SubClass {
}

输出结果为：

sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2

在以上代码中，main 方法加载了 SubClass 类，并输出其类加载器。总结一下以上示例：

• 当访问类的静态变量时，会触发对该类的初始化。
• 当通过 Class.forName 方法加载类时，也会触发对该类的初始化。
• 类的加载由实现类消除，可以通过重写 systemClassLoader 完成。