Jvm加载过程

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### JVM类加载机制详解 JVM类加载机制是Java运行时环境的核心组成部分,负责将类的字节码文件加载到内存中,并在运行时对其进行验证、准备、解析、初始化等操作。类加载机制的主要目标是确保类的正确性和安全性,同时提供灵活的类加载方式以支持动态扩展和模块化开发。 #### 类加载过程 JVM类加载过程分为以下几个阶段: 1. **加载(Loading)** 在加载阶段,类加载器通过`ClassLoader`的`loadClass`方法将类的字节码文件加载到内存中。类加载器根据类的全限定名查找类文件,并将其转换为一个`Class`对象。该阶段的核心任务是获取类的二进制数据,并在内存中创建对应的`Class`对象。 2. **验证(Verification)** 验证阶段确保类的字节码是合法的,并且不会对JVM造成危害。该阶段主要检查字节码的结构是否符合规范,例如检查类的魔数、版本号、常量池等。验证是类加载过程中最复杂的阶段之一,它防止恶意代码或错误编写的类文件破坏JVM的稳定性。 3. **准备(Preparation)** 准备阶段为类的静态变量分配内存,并设置默认初始值。例如,`int`类型的静态变量会被初始化为0,`boolean`类型会被初始化为`false`。需要注意的是,该阶段不执行类的构造方法,仅分配内存并设置初始值。 4. **解析(Resolution)** 解析阶段将类、接口、字段和方法的符号引用转换为直接引用。符号引用是以字符串形式表示的类或方法的名称,而直接引用则是指向内存地址的指针。解析可以在初始化之前或之后进行,具体取决于JVM的实现。 5. **初始化(Initialization)** 初始化阶段执行类的构造方法`<clinit>`,该方法是由编译器自动收集类中的所有静态变量赋值动作和静态代码块合并生成的。此阶段是类加载过程的最后一步,也是类真正开始使用之前的最后一个准备步骤。 6. **使用(Using)** 在使用阶段,程序可以通过`Class`对象创建类的实例,并调用其方法。此时,类已经完全加载并初始化,可以正常参与程序的运行。 7. **卸载(Unloading)** 卸载阶段是类加载过程的最后一个阶段,主要涉及垃圾回收机制。当类不再被使用且没有实例存在时,JVM可以卸载该类并回收其占用的内存资源。 #### 类加载JVM中通过类加载器`ClassLoader`的`loadClass`方法对类进行装载。类加载器分为以下几种: 1. **引导类加载器(Bootstrap ClassLoader)** 引导类加载器负责加载JVM核心类库,如`java.lang.String`等。这些类通常位于`lib`目录下,由JVM自身管理。 2. **扩展类加载器(Extension ClassLoader)** 扩展类加载器负责加载JVM的扩展类库,如`javax.crypto`包中的类。这些类通常位于`lib/ext`目录下。 3. **应用程序类加载器(Application ClassLoader)** 应用程序类加载器负责加载用户自定义的类,这些类通常位于项目的`classpath`中。 以下是一个简单的示例代码,用于测试类所使用的具体类加载器: ```java /** * 类加载过程 */ public class TestJDKClassLoader { public static void main(String[] args) { // 核心程序类 支撑JVM运行 位于lib目录下 引导类加载器 System.out.println("引导类加载器:" + String.class.getClassLoader()); // 扩展程序类 支撑JVM运行 位于lib目录中ext下的包 扩展类加载器 System.out.println("扩展类加载器:" + DESKeyFactory.class.getClassLoader()); // 自己编写的程序 运行自身业务流程 应用程序类加载器 System.out.println("应用程序类加载器:" + TestJDKClassLoader.class.getClassLoader()); } } ``` #### 类加载的顺序 类加载的开始顺序是确定的,即加载、验证、准备、初始化、卸载的顺序是固定的。然而,这些阶段的结束顺序并不一定严格按照开始顺序进行。解析阶段可能在初始化之后开始,具体取决于JVM的实现。此外,类加载无需等到程序中“首次使用”的时候才开始,JVM可以预先加载某些类以提高性能。
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