【免费】全网独家：详解JVM类加载机制

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JVM(Java Virtual Machine)，即Java虚拟机。Java之所以拥有跨平台的能力，JVM在其中有着举足轻重的地位。

JVM的类加载机制是指：JVM把描述类的数据从Class文件加载到内存，并对数据进行校验、转换解析和初始化，最终形成可以被虚拟机直接使用的Java类型。

其实整个加载过程，主要有三大步，分别是：加载、链接、初始化。接下来，我将分别进行阐述。

第一步、加载

首先从不同的数据源(可以是class文件、jar包，网络、数据库等等符合class文件结构的来源)将二进制字节码加载到JVM内存中，并映射为JVM可用的数据结构(Class对象)。如果加载的不是Class文件类型，则会抛出java.lang.ClassFormatError。

加载阶段的可控性非常强，我们开发人员可以使用系统提供的相关类加载器(启动类加载器、扩展类加载器和应用程序类加载器)，也可以自定义类加载器来实现我们想要的功能，比如阿里的热修复框架AndFix就利用自定义类加载器来加载修复包文件。

第二步、链接

在这一步，又可以细分为：验证、准备、解析三个阶段。

• 验证

  对加载进来的二进制字节码进行验证，检查是否符合JVM的规范，如果验证失败，则会抛出java.lang.VerifyError。该操作可有效保障JVM的安全，防止进行恶意操作。

• 准备

  创建类或接口中的静态变量，并初始化静态变量的初始值，以及在方法区分配所需的内存空间。

  上面所讲的静态变量是指被static修饰的变量，不包括实例变量，如下代码：

public static int result = 666;

该静态变量经过准备阶段之后，初始值是0，而不是666。因为这里只分配了内存，并没有执行其他的JVM指令。但是也有一种特殊情况，如下代码：

public static final int result = 666;

此时，result被final修饰，*.java文件经过Javac编译后，就会在该字段的属性表中生成ConstantValue属性，并在准备阶段的时候，JVM就会根据ConstantValue的设置将result赋值为666。

• 解析

  在这一步JVM会将常量池中的符号引用转换为直接引用。

这里的符号引用和直接引用的区别：

符号引用：符号引用是以一组符号来描述所引用的目标，符号并没有具体的命名规范要求，只要没有歧义就行。与JVM实现的内存布局无关，并且引用的目标不一定存在于内存中。

直接引用：直接引用可以是直接指向目标的指针、相对偏移量或是一个能间接定位到目标的句柄。与JVM实现的内存布局相关，同一个符号引用在不同JVM实例上翻译出来的直接引用一般不会相同。如果有了直接引用，那所引用的目标必定存在于内存中。

第三步、初始化

这一步就正式开始执行类中定义的代码块，包括静态变量的赋值。到此，JVM类加载的整个过程就完成了。

最后，简要谈一下双亲委派模型，其目的是为了防止重复加载Java类型。

当前类加载器试图加载某个类时，会优先将当前任务抛给父加载器来完成，除非父加载器没找到相应的类型，最终才由该类加载器来完成该任务。

结语：我这里只是对JVM类加载机制进行了一个大概的总结，更详细的介绍可阅读周志明著的《深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践》一书。

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