JVM的类加载机制

article/2025/9/22 4:03:29

一、类加载机制

类的加载指的是将类的.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，用来封装类在方法区内的数据结构。类的加载的最终产品是位于堆区中的Class对象，Class对象封装了类在方法区内的数据结构，并且向Java程序员提供了访问方法区内的数据结构的接口。

二、类加载机制的流程

1、流程图

在这里插入图片描述

2、各个阶段

（1）加载

a、加载的类的字节码文件以及二进制文件的来源

通过一个类的完整路径查找此类字节码文件（class 文件即二进制文件）。将二进制文件的静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构，并利用二进制流文件创建一个Class对象，存储在 Java 堆中用于对方法区的数据结构引用的入口；
class 文件的来源：有一点需要注意的是类加载机制不仅可以从文件系统读取 class 文件，也可以通过网络获取，其他 jar 包或者其他程序生成，如 JSP 应用。

b、类加载器

类加载器：讲到类加载不得不讲到类加载的顺序和类加载器。Java 中大概有四种类加载器，分别是：启动类加载器（Bootstrap ClassLoader），扩展类加载器（Extension ClassLoader），系统类加载器（System ClassLoader），自定义类加载器（Custom ClassLoader），依次属于继承关系（注意这里的继承不是 Java 类里面的 extends）
启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）：主要负责加载存放在Java_Home/jre/lib下，或被-Xbootclasspath参数指定的路径下的，并且能被虚拟机识别的类库（如rt.jar，所有的java.*开头的类均被Bootstrap ClassLoader加载），启动类加载器是无法被Java程序直接引用的。
扩展类加载器（Extension ClassLoader）：主要负责加载器由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现，它负责加载Java_Home/jre/lib/ext目录中，或者由java.ext.dirs系统变量指定的路径中的所有类库（如javax.*开头的类），开发者可以直接使用扩展类加载器。
系统类加载器（System ClassLoader）：主要负责加载器由sun.misc.Launcher$AppClassLoader来实现，它负责加载用户类路径（ClassPath）所指定的类，开发者可以直接使用该类加载器，如果应用程序中没有自定义过自己的类加载器，一般情况下这个就是程序中默认的类加载器。
自定义类加载器（Custom ClassLoader：自己开发的类加载器

c、双亲委派模型

如果一个类加载器需要加载类，那么首先它会把这个类加载请求委派给父类加载器去完成，如果父类还有父类则接着委托，每一层都是如此。
一直递归到顶层，当父加载器无法完成这个请求时，子类才会尝试去加载。
在这里插入图片描述

（2）验证

验证的过程只要是保证 class 文件的安全性和正确性，确保加载了该 class 文件不会导致 JVM 出现任何异常，不会危害JVM 的自身安全。验证包括对文件格式的验证，元数据和字节码的验证。

（3）准备

准备阶段是为类变量进行内存分配和初始化零值的过程。注意这时候分配的是类变量的内存，这些内存会在方法区中分配。此时不会分配实例变量的内存，因为实例变量是在实例化对象时一起创建在Java 堆中的。而且此时类变量是赋值为零值，即 int 类型的初值为 0，引用类型初值为 null，而不是代码中显示赋值的数值。

（4）解析

将常量池的符号引用转化成直接引用。符号引用可以理解为只是个替代的标签，比如你此时要做一个计划，暂时还没有人选，你设定了个 A 去做这个事。然后等计划真的要落地的时候肯定要找到确定的人选，到时候就是小明去做一件事。
解析就是把 A(符号引用) 替换成小明(直接引用)。符号引用就是一个字面量，没有什么实质性的意义，只是一个代表。直接引用指的是一个真实引用，在内存中可以通过这个引用查找到目标。