Java类加载过程详解

article/2025/10/12 5:32:40

类的生命周期

类的加载
类加载过程
- 加载
- 链接
- - 验证
  - 准备
  - 解析
- 初始化
总结

首先我们先简单了解一下整个JVM的体系结构是怎样的，如下图所示（图1）：
在这里插入图片描述

再详细具体一点（图2）：
在这里插入图片描述

上面的图片有些地方看不懂没关系，先在脑子里大体有个印象。
我们这篇文章讲的是类的加载过程，所以在讲类加载之前先要知道类的生命周期是一个怎样的过程。
如下图所示（图3）：
在这里插入图片描述

类的生命周期一共有5个阶段，分别是：
1.加载（Loading）
2.链接（Linking）
3.初始化（Initialization）
4.使用（Using）
5.卸载（UNLoading）

其中链接（Linking）阶段又可以细分为三个阶段：
1）验证（Verification）
2）准备（Preparation）
3）解析（Resolution）

今天我们只讲类的加载过程。如下图所示（图4）：
在这里插入图片描述

类的加载

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。

类加载过程

通过以上图片我们可以看出类的加载过程是发生在类装载器子系统中的。

类装载器子系统：虚拟机把描述类的数据从class文件加载到内存，并对数据进行验证、准备、解析和初始化，最终形成可以被虚拟机直接使用的Java类型。

加载

加载是类加载过程的第一个阶段，不要将这2个概念混淆了。

1）通过一个类的全限定名来获取其定义的二进制字节流。
2）将这个字节流所代表的静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构。
3）在Java堆中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为对方法区中这些数据的访问入口。

链接

验证

确保被加载的类的正确性。

验证是连接阶段的第一步，这一阶段的目的是为了确保Class文件的字节流中包含的信息符合

当前虚拟机的要求，并且不会危害虚拟机自身的安全。

文件格式验证：验证字节流是否符合Class文件格式的规范，如：是否以模数0xCAFEBABE开头、主次版本号是否在当前虚拟机处理范围内等等。
元数据验证：对字节码描述的信息进行语义分析，以保证其描述的信息符合Java语言规范的要求；如：这个类是否有父类，是否实现了父类的抽象方法，是否重写了父类的final方法，是否继承了被final修饰的类等等。
字节码验证：通过数据流和控制流分析，确定程序语义是合法的、符合逻辑的，如：操作数栈的数据类型与指令代码序列能配合工作，保证方法中的类型转换有效等等。
符号引用验证：确保解析动作能正确执行；如：通过符合引用能找到对应的类和方法，符号引用中类、属性、方法的访问性是否能被当前类访问等等。

验证阶段是非常重要的，但不是必须的，它对程序运行期没有影响，如果所引用的类经过反

复验证，那么可以考虑采用-Xverifynone参数来关闭大部分的类验证措施，以缩短虚拟机类

加载的时间。