字节码文件的加载过程：JVM 如何将代码加载到内存？

加载一个 Java 程序，需要经历如下步骤：

1. 类加载（Loading）：在这一步，Java 虚拟机（JVM）使用类加载器将编译后的 Java 字节码文件加载到内存中。
2. 验证（Verification）：在验证步骤中，JVM 会对字节码文件进行校验，确保其符合 Java 虚拟机规范，没有安全漏洞或不兼容之处。
3. 准备（Preparation）：准备步骤为类加载的下一阶段，它为刚刚加载的类分配内存，并设置类变量的初始值。
4. 解析（Resolution）：在解析步骤中，JVM 将类文件中引用的符号（例如类、方法和字段）替换为它们的实际内存地址。
5. 初始化（Initialization）：在初始化步骤中，JVM 会执行类的静态初始化程序（static initializer），并为类的实例变量分配内存并设置初始值。

以下是每个步骤的更详细说明：

1. 类加载（Loading） ：类加载器负责从文件系统或网络加载字节码文件。Java 虚拟机为类加载器提供了一组标准的 API，以便它们可以很容易地完成这项任务。有许多不同的类加载器，每种类加载器都有自己独特的搜索路径。例如，启动类加载器负责加载 Java 虚拟机所需的类，而系统类加载器负责加载用户定义的类。

2. 验证（Verification） ：一旦类加载器加载了字节码文件，JVM 就会对其进行验证。验证过程确保字节码文件符合 Java 虚拟机规范，并且没有安全漏洞或不兼容之处。验证过程分为以下几个步骤：

   • 字节码验证（Bytecode Verification） ：这一步检查字节码指令是否正确，并且不会产生安全漏洞。例如，它会确保数组不会被索引超出范围，并且不会调用不存在的方法。
   • 类型检查（Type Checking） ：这一步检查类的类型是否兼容。例如，它会确保方法参数具有正确的类型，并且字段具有正确的类型。
   • 符号解析（Symbol Resolution） ：这一步将类文件中引用的符号（例如类、方法和字段）解析为它们的实际内存地址。

3. 准备（Preparation） ：准备步骤为类加载的下一阶段。在准备步骤中，JVM 会为刚刚加载的类分配内存，并设置类变量的初始值。类变量是在类声明时声明的变量，并且在类的所有实例之间共享。类变量的初始值通常是 0 或 null。

4. 解析（Resolution） ：在解析步骤中，JVM 将类文件中引用的符号（例如类、方法和字段）替换为它们的实际内存地址。这一步是必要的，因为类文件中的符号在加载时可能是未知的。例如，一个类可能引用另一个类，而该类可能还没有加载。

5. 初始化（Initialization） ：在初始化步骤中，JVM 会执行类的静态初始化程序（static initializer）。静态初始化程序是在类声明时声明的代码块，并且在类的所有实例加载之前执行。静态初始化程序通常用于初始化类变量或执行其他一次性操作。

通过这五个步骤，Java 虚拟机将字节码文件加载到内存中，并准备执行。当您运行一个 Java 程序时，JVM 会根据这些步骤加载和初始化程序所需的类。