类的加载过程

• JVM 中的类加载过程分为三步:

• 装载: Load

• 链接: Link

• 初始化: Initialize

装载

• 查找并加载类的二进制数据

链接

• 验证: 确保加载类的正确性

• 准备: 为类的静态变量分配内存,将将这些静态变量初始化为默认值

• 解析: 将类中的符号引用转换为直接引用

• 之所以要有验证的步骤:

• 首先如果由编译器生成的 class 文件,必定符合 JVM 字节码格式

• 但是,如果使用自定义的 class 文件,在 JVM 中加载运行,会导致安全问题

• 因此需要为 class 文件添加验证的步骤,如果不符合,就不会继续执行,保证 JVM 安全

初始化

• 为类的静态变量赋予正确的初始值

• 准备阶段和初始化阶段似乎有矛盾,但其实并不矛盾:

• 假如类中有这样的语句: private static int a = 10 , 该语句的执行过程如下:

• 首先字节码文件加载到内存中

• 进行链接的验证步骤

• 验证通过后进行准备步骤,给 a 分配内存

• 因为变量 a 是 static 属性,所以 a 的值为 int 类型的默认初始值 0,即 a = 0

• 然后进行到解析的步骤

• 只有到初始化步骤时,才把 a 的真正的值 10 赋给 a,此时 a = 10

类的初始化

类进行初始化的场景

• 创建类的实例,即 new 一个新的对象时

• 访问某个类或者接口的静态变量,或者对这样的静态变量赋值时

• 调用类的静态方法时

• 反射: Class.forName("XxxClass")

• 初始化一个类的子类时,会首先初始化子类的父类

• JVM 启动时标明的启动类时,即文件名和类名相同的类

类的初始化步骤

• 如果这个类还没有被加载和链接,就首先进行装载和链接

• 如果这个类存在直接父类,并且这个类还没有被初始化(在一个类加载器中,类只能初始化一次),就初始化直接的父类. 这个情况不适用于接口

• 加入类中存在初始化语句,比如 static 变量或者 static 块, 就执行这些初始化语句

类的加载

类的加载过程

• 将类的 .class 文件中的二进制数据 读入到内存中

• 将这些数据放在运行时的数据区的方法区内

• 在堆区创建一个这个类的 java.lang.Class 对象,用来封装类在方法区类的对象

• 类的加载最终生成位于堆区中的 Class 对象

• Class 对象封装了类在方法区内的数据结构

• Class 对象提供了访问方法区内的数据结构的接口

类的加载方式

• 从本地系统直接加载

• 通过网络下载.class 文件

• 从 zip, jar 等归档文件中加载.class 文件

• 从专有数据库中提取.class 文件

• 将 Java 源文件动态编译为.class 文件,比如服务器

类加载器

• Java 的类加载是通过 ClassLoader 及其子类来完成的

Bootstrap ClassLoader

• 负责加载 $JAVA_HOME 中 jre/lib/rt.jar 里所有的 class, 由 C++ 实现,不是 ClassLoader 类

Extension ClassLoader

• 负责加载 Java 平台中扩展功能的一些 jar 包,包括 $JAVA_HOME 中 jre/lib/*.jar 或者 -Djava.ext.dirs 指定目录下的 jar 包

App ClassLoader

• 负责加载 classpath 中指定的 jar 包及目录中 class

Custom ClassLoader

• 应用程序根据自身需要自定义的 ClassLoader

• Tomcat,JBoss 都会根据 J2EE 规范自行实现 ClassLoader

加载过程

• 类加载器首先会检查类是否已经被加载

• 检查顺序自底向上,从 Custom ClassLoader 到 BootStrap ClassLoader 逐层检查

• 只要某个 ClassLoader 已加载就表示已加载此类,保证此类的所有 ClassLoader 至少要被加载一次

• 加载的顺序是自顶向下,由上层来逐层尝试加载此类