JVM 的类加载流程：揭开 Java 类诞生的秘密

引言

在 Java 虚拟机 (JVM) 中，类加载是一个至关重要的过程，它将字节码文件转换为可执行代码，使 Java 程序能够动态加载和执行。类加载过程涉及多个步骤，每个步骤都有其独特的功能和目的。本文将深入探讨 JVM 的类加载流程，从加载到初始化，帮助我们了解 Java 类如何诞生。

类加载步骤

JVM 的类加载过程主要包含以下六个步骤：

1. 加载 (Loading) ：JVM 查找并加载字节码文件，将其读入内存。
2. 验证 (Verification) ：JVM 验证字节码的结构和语义，确保其符合 Java 虚拟机规范。
3. 准备 (Preparation) ：JVM 为类分配内存，设置默认值，并初始化静态变量。
4. 解析 (Resolution) ：JVM 解析类中的符号引用，例如方法调用和字段访问。
5. 初始化 (Initialization) ：JVM 调用类的静态初始化方法，执行类特定的初始化逻辑。
6. 使用 (Using) ：类加载完成后，JVM 可以使用它创建对象并执行代码。

类加载器和双亲委派机制

类加载器负责加载类，JVM 中有多种类型的类加载器，每个类加载器都有自己特定的职责。双亲委派机制是一种类加载策略，其中类加载器首先尝试从其父类加载器加载类，只有在父类加载器无法加载时，才会自己尝试加载。这有助于防止不同类加载器加载同一类的多个版本，从而避免冲突。

深入每个步骤

加载 (Loading)

在这个步骤中，JVM 查找并加载字节码文件。它首先检查类是否已加载，如果已加载，则直接返回已加载的类。否则，JVM 会使用类加载器从文件系统或网络中加载字节码文件。

验证 (Verification)

验证步骤确保字节码符合 Java 虚拟机规范。JVM 执行以下验证：

• 文件格式验证：检查字节码文件的结构是否正确。
• 字节码验证：确保字节码指令符合 Java 虚拟机规范。
• 符号引用验证：检查类中的符号引用是否指向已加载的类和方法。

准备 (Preparation)

准备步骤为类分配内存，设置默认值，并初始化静态变量。

• 内存分配：为类的实例和静态字段分配内存。
• 默认值设置：为所有实例和静态变量设置默认值。
• 静态变量初始化：执行类的静态初始化器，对静态变量进行初始化。

解析 (Resolution)

解析步骤将类中的符号引用转换为直接引用。JVM 查找并链接类中引用的方法和字段，以确保它们在运行时可以被正确调用。

初始化 (Initialization)

初始化步骤调用类的静态初始化方法，执行类特定的初始化逻辑。静态初始化方法由编译器自动生成，用于执行类的初始化任务，例如注册事件侦听器或加载资源。

结论

JVM 的类加载过程是一个复杂而关键的机制，它使 Java 程序能够动态加载和执行类。通过理解类加载的不同步骤，我们可以更深入地了解 Java 虚拟机的内部工作原理。在下一篇文章中，我们将探讨类加载器和双亲委派机制，它们在 Java 类的加载和隔离中发挥着重要作用。