描述一下 JVM 加载 Class 文件的原理机制?

迷失技术de小猪 JVM 72

Java 语言是一种具有动态性的解释型语言,类(Class)只有被加载到 JVM 后才能运行。

当运行指定程序时,JVM 会将编译生成的 .class 文件按照需求和一定的规则加载到内存中,并组织成为一个完整的 Java 应用程序。

这个加载过程是由类加载器完成,具体来说,就是由 ClassLoader 和它的子类来实现的。类加载器本身也是一个类,其实质是把类文件从硬盘读取到内存中。

类的加载方式分为隐式加载和显示加载。隐式加载指的是程序在使用 new 等方式创建对象时,会隐式地调用类的加载器把对应的类加载到 JVM 中。显示加载指的是通过直接调用 class.forName()方法来把所需的类加载到 JVM 中。

任何一个工程项目都是由许多类组成的,当程序启动时,只把需要的类加载到 JVM 中,其他类只有被使用到的时候才会被加载,采用这种方法一方面可以加快加载速度,另一方面可以节约程序运行时对内存的开销。此外,在 Java 语言中,每个类或接口都对应一个 .class 文件,这些文件可以被看成是一个个可以被动态加载的单元,因此当只有部分类被修改时,只需要重新编译变化的类即可,而不需要重新编译所有文件,因此加快了编译速度。

在 Java 语言中,类的加载是动态的,它并不会一次性将所有类全部加载后再运行,而是保证程序运行的基础类(例如基类)完全加载到 JVM 中,至于其他类,则在需要的时候才加载。
类加载的主要步骤:

  • 装载。根据查找路径找到相应的 class 文件,然后导入。
  • 链接。链接又可分为3 个小步:
  • 检查,检查待加载的 class 文件的正确性。
  • 准备,给类中的静态变量分配存储空间。
  • 解析,将符号引用转换为直接引用(这一步可选)
  • 初始化。对静态变量和静态代码块执行初始化工作。

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