JVM系列(7)-JVM类加载机制(1)

本文详细介绍了Java类的加载过程,包括加载、验证、准备、解析和初始化等五个阶段的具体内容。并解释了每个阶段的主要任务及作用。

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我们编写的*.java文件,编译后会生成*.class文件。*.class最终都是要加载到虚拟机中之后才能运行和使用,那虚拟机是怎么加载这些文件的呢?今天我们就来聊聊这个。


先来看下类的生命周期,主要包括以下几个阶段:加载、验证、准备、解析、初始化、使用、卸载。除了解析阶段位置不固定,其余的阶段开始顺序都是固定的。在某些情况下,解析阶段可在初始化之后。下面逐一讲解各个阶段。


阶段1:加载


类加载的过程包括加载、验证、准备、解析和初始化5个阶段。可以看到加载是类加载过程的一个阶段,可别把加载理解成类加载了。。。

加载阶段主要做哪些事情呢?

1)通过一个类的全限定名来获取这个类的二进制字节流,通俗地讲就是,找到类文件。

注意:只是说了获取二进制流,并没有说从哪个地方获取,zip、jar、网络中等等都成。我们比较常见的是从zip或者jar中获取。

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。

二进制流加载到内存了,具体是放在哪个区间呢?来复习下JVM运行时数据区JVM系列(1)-Java内存区域,JVM读取*.class文件的二进制流后,将数据按JVM要求的结构存储在方法区中。


3)在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象,作为方法区这个类的各个数据的访问入口。

注意:一般情况下,我们知道,对象是存储在堆中的,JVM规范也没有特别规定要存储在哪个区域,但对于HotSpot这个虚拟机实现而言,Class对象存储在方法区,而不是堆。


阶段2:验证


看到验证,不由地想问两个问题

1)为什么要验证?

2)验证主要验证哪些东西?


先来看第一个问题,我们在编写好*.java文件后,编译生成*.class文件,编译过程中会做一些语法检查,比如访问的方法存不存在啊?访问的数组元素有没有越界啊?等等。我们暂且可以认为通过编译检查,生成的*.class文件是安全的。但是别忘了,加载阶段并没有限定二进制流的来源,也就说加载的二进制流并不一定是编译生成的*.class文件,可能是直接由十六制编码,编写的*.class文件,如果不检查,里面存在有害的字节流,那加载后整个JVM都有可能崩溃。所以说必须要有验证整个阶段。


再看第二个问题,验证阶段主要校验下面4个内容。

i>文件格式验证

文件是否符合Class文件的规范,文件是否能被当前的虚拟机处理。。。

注意:只有通过文件格式验证后,字节流才能存入到内存的方法区中。

ii>元数据验证

语义分析字节码描述的内容,保证其描述的信息符合Java语言规范的要求。

iii>字节码验证

上个阶段抓哟验证数据类型,这个阶段对类的方法体进行校验分析。

iv>符号引用验证

这个阶段发生在虚拟机将符号引用转化为直接引用的时候。

符号引用通过全限定名能不能找的到?

符号引用中的类、字段、方法的访问属性是否可被当前类访问,等等。


时间不早了,今天先到这儿,明天继续^_^



1. 用户与权限管理模块 角色管理: 学生:查看实验室信息、预约设备、提交耗材申请、参与安全考核 教师:管理课题组预约、审批学生耗材申请、查看本课题组使用记录 管理员:设备全生命周期管理、审核预约、耗材采购与分发、安全检查 用户操作: 登录认证:统一身份认证(对接学号 / 工号系统,模拟实现),支持密码重置 信息管理:学生 / 教师维护个人信息(联系方式、所属院系),管理员管理所有用户 权限控制:不同角色仅可见对应功能(如学生不可删除设备信息) 2. 实验室与设备管理模块 实验室信息管理: 基础信息:实验室编号、名称、位置、容纳人数、开放时间、负责人 功能分类:按学科(计算机实验室 / 电子实验室 / 化学实验室)标记,关联可开展实验类型 状态展示:实时显示当前使用人数、设备运行状态(正常 / 故障) 设备管理: 设备档案:名称、型号、规格、购置日期、单价、生产厂家、存放位置、责任人 全生命周期管理: 入库登记:管理员录入新设备信息,生成唯一资产编号 维护记录:记录维修、校准、保养信息(时间、内容、执行人) 报废处理:登记报废原因、时间,更新设备状态为 "已报废" 设备查询:支持按名称、型号、状态多条件检索,显示设备当前可用情况 3. 预约与使用模块 预约管理: 预约规则:学生可预约未来 7 天内的设备 / 实验室,单次最长 4 小时(可设置) 预约流程:选择实验室→选择设备→选择时间段→提交申请(需填写实验目的) 审核机制:普通实验自动通过,高危实验(如化学实验)需教师审核 使用记录: 签到 / 签退:到达实验室后扫码签到,离开时签退,系统自动记录实际使用时长 使用登记:填写实验内容、设备运行情况(正常 / 异常),异常情况需详细描述 违规管理:迟到 15 分钟自动取消预约,多次违规限制预约权限 4. 耗材与安全管理模块 耗材管理: 耗材档案:名称、规格、数量、存放位置、
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