JVM加载class文件的原理机制是什么?

简介: JVM加载class文件的原理机制是什么?

1 JVM简介


JVM是Java Virtual Machine(Java虚拟机)的缩写,也就是在计算机上再虚拟一个计算机,这和我们使用VMWare不一样,那个虚拟的东西你是可以看到的,这个JVM 你是看不到的,它存在内存中。


我们知道计算机的基本构成是:运算器、控制器、存储器、输入和输出设备,那这个JVM 也是有这成套的元素,运算器是当然是交给硬件CPU还处理了,只是为了适应“一次编译,随处运行”的情况,需要做一个翻译动作,于是就用了JVM自己的命令集,这与汇编的命令集有点类似,每一种汇编命令集针对一个系列的CPU,比如8086 系列的汇编也是可以用在8088 上的,但是就不能跑在8051 上,而JVM 的命令集则是可以到处运行的,因为JVM 做了翻译,根据不同的CPU,翻译成不同的机器语言。


JVM 中我们最需要深入理解的就是它的存储部分,JVM 是一个内存中的虚拟机,那它的存储就是内存了,我们写的所有类、常量、变量、方法都在内存中,这决定着我们程序运行的是否健壮、是否高效。


2 JVM加载Class文件的原理机制


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。

显式加载


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:

(1)检查:检查待加载的 class 文件的正确性。

(2)准备:给类中的静态变量分配存储空间。

(3)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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