JVM項(xiàng)目中如何實(shí)現(xiàn)加載類

JVM項(xiàng)目中如何實(shí)現(xiàn)加載類？相信很多沒有經(jīng)驗(yàn)的人對此束手無策，為此本文總結(jié)了問題出現(xiàn)的原因和解決方法，通過這篇文章希望你能解決這個(gè)問題。

類的加載過程

Java源代碼被編譯成class字節(jié)碼，JVM把描述類數(shù)據(jù)的字節(jié)碼.Class文件加載到內(nèi)存，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)、轉(zhuǎn)換解析和初始化，最終形成可以被虛擬機(jī)直接使用的java類型，這就是虛擬機(jī)的類加載機(jī)制。

類從被加載到虛擬機(jī)內(nèi)存中開始，到卸載出內(nèi)存為止，它的生命周期包括了：加載(Loading)、驗(yàn)證(Verification)、準(zhǔn)備(Preparation)、解析(Resolution)、初始化(Initialization)、使用(Using)、卸載(Unloading)七個(gè)階段，其中驗(yàn)證、準(zhǔn)備、解析三個(gè)部分統(tǒng)稱鏈接。

加載(裝載)、驗(yàn)證、準(zhǔn)備、初始化和卸載這五個(gè)階段順序是固定的，類的加載過程必須按照這種順序開始，而解析階段不一定；它在某些情況下可以在初始化之后再開始，這是為了運(yùn)行時(shí)動態(tài)綁定特性（也稱為動態(tài)綁定或者晚期綁定，例如重寫）。

1.加載：

在加載階段，虛擬機(jī)主要完成三件事：

1.通過一個(gè)類的全限定名來獲取定義此類的二進(jìn)制字節(jié)流。

2.將這個(gè)字節(jié)流所代表的靜態(tài)存儲結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為方法區(qū)域的運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

3.在Java堆中生成一個(gè)代表這個(gè)類的java.lang.Class對象，作為方法區(qū)域數(shù)據(jù)的訪問入口

相對于類加載過程的其他階段，加載階段(準(zhǔn)備地說，是加載階段中獲取類的二進(jìn)制字節(jié)流的動作)是開發(fā)期可控性最強(qiáng)的階段，因?yàn)榧虞d階段可以使用系統(tǒng)提供的類加載器(ClassLoader)來完成，也可以由用戶自定義的類加載器完成，開發(fā)人員可以通過定義自己的類加載器去控制字節(jié)流的獲取方式。

加載階段完成后，虛擬機(jī)外部的二進(jìn)制字節(jié)流就按照虛擬機(jī)所需的格式存儲在方法區(qū)之中，方法區(qū)中的數(shù)據(jù)存儲格式有虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)自行定義，虛擬機(jī)并未規(guī)定此區(qū)域的具體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。然后在java堆中實(shí)例化一個(gè)java.lang.Class類的對象，這個(gè)對象作為程序訪問方法區(qū)中的這些類型數(shù)據(jù)的外部接口。

2.驗(yàn)證：

驗(yàn)證階段作用是保證Class文件的字節(jié)流包含的信息符合JVM規(guī)范，不會給JVM造成危害。如果驗(yàn)證失敗，就會拋出一個(gè)java.lang.VerifyError異常或其子類異常。驗(yàn)證過程分為四個(gè)階段

1.文件格式驗(yàn)證：驗(yàn)證字節(jié)流文件是否符合Class文件格式的規(guī)范，并且能被當(dāng)前虛擬機(jī)正確的處理。

2.元數(shù)據(jù)驗(yàn)證：是對字節(jié)碼描述的信息進(jìn)行語義分析，以保證其描述的信息符合Java語言的規(guī)范。

3.字節(jié)碼驗(yàn)證：主要是進(jìn)行數(shù)據(jù)流和控制流的分析，保證被校驗(yàn)類的方法在運(yùn)行時(shí)不會危害虛擬機(jī)。

4.符號引用驗(yàn)證：符號引用驗(yàn)證發(fā)生在虛擬機(jī)將符號引用轉(zhuǎn)化為直接引用的時(shí)候，這個(gè)轉(zhuǎn)化動作將在解析階段中發(fā)生。

3.準(zhǔn)備：

準(zhǔn)備階段為變量分配內(nèi)存并設(shè)置類變量的初始化。在這個(gè)階段分配的僅為類的變量（static修飾的變量），而不包括類的實(shí)例變量。對已非final的變量，JVM會將其設(shè)置成“零值”，而不是其賦值語句的值：

pirvate static int size = 12;

那么在這個(gè)階段，size的值為0，而不是12。 final修飾的類變量將會賦值成真實(shí)的值。

4.解析：

解析階段是虛擬機(jī)常量池內(nèi)的符號引用替換為直接引用的過程。

符號引用：符號引用是一組符號來描述所引用的目標(biāo)對象，符號可以是任何形式的字面量，只要使用時(shí)能無歧義地定位到目標(biāo)即可。符號引用與虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)的內(nèi)存布局無關(guān)，引用的目標(biāo)對象并不一定已經(jīng)加載到內(nèi)存中。

直接引用：直接引用可以是直接指向目標(biāo)對象的指針、相對偏移量或是一個(gè)能間接定位到目標(biāo)的句柄。直接引用是與虛擬機(jī)內(nèi)存布局實(shí)現(xiàn)相關(guān)的，同一個(gè)符號引用在不同虛擬機(jī)實(shí)例上翻譯出來的直接引用一般不會相同，如果有了直接引用，那引用的目標(biāo)必定已經(jīng)在內(nèi)存中存在。

虛擬機(jī)規(guī)范并沒有規(guī)定解析階段發(fā)生的具體時(shí)間，只要求了在執(zhí)行anewarry、checkcast、getfield、instanceof、invokeinterface、invokespecial、invokestatic、invokevirtual、multianewarray、new、putfield和putstatic這13個(gè)用于操作符號引用的字節(jié)碼指令之前，先對它們使用的符號引用進(jìn)行解析，所以虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)會根據(jù)需要來判斷，到底是在類被加載器加載時(shí)就對常量池中的符號引用進(jìn)行解析，還是等到一個(gè)符號引用將要被使用前才去解析它。

解析的動作主要針對類或接口、字段、類方法、接口方法四類符號引用進(jìn)行。分別對應(yīng)編譯后常量池內(nèi)的CONSTANT_Class_Info、CONSTANT_Fieldref_Info、CONSTANT_Methodef_Info、CONSTANT_InterfaceMethoder_Info四種常量類型。

1.類、接口的解析

2.字段解析

3.類方法解析

4.接口方法解析

5.初始化：

類的初始化階段是類加載過程的最后一步，在準(zhǔn)備階段，類變量已賦過一次系統(tǒng)要求的初始值，而在初始化階段，則是根據(jù)程序員通過程序制定的主觀計(jì)劃去初始化類變量和其他資源，或者可以從另外一個(gè)角度來表達(dá)：初始化階段是執(zhí)行類構(gòu)造器

6.使用:

新線程---程序計(jì)數(shù)器----jvm棧執(zhí)行（對象引用）-----堆內(nèi)存（直接引用）----方法區(qū)

7.卸載:

GC垃圾回收

看完上述內(nèi)容，你們掌握J(rèn)VM項(xiàng)目中如何實(shí)現(xiàn)加載類的方法了嗎？如果還想學(xué)到更多技能或想了解更多相關(guān)內(nèi)容，歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道，感謝各位的閱讀！