类加载过程之加载的详细理解

合集 - JVM学习随笔(9)

1.JVM源码_ClassLoader 分析理解03-072.jvm调优_内存泄漏诊断02-233.jmap 命令详解02-244.精读《Java Performance》第6章（编译阈值/逃逸分析数值临界点）03-015.Xmx_Xms的关系与设置技巧02-286.jstack 命令详解02-277.jstat 命令详解02-25

8.类加载过程之加载的详细理解03-06

9.动态类加载应用的原理理解03-11

收起

根据《Java虚拟机规范》，加载阶段（Loading）的核心任务是将类的二进制数据加载到方法区中，并创建对应的 Class 对象。以下是对加载阶段的详细解析：

1. 加载阶段的核心操作

• 获取二进制字节流：

• 从 .class 文件、JAR包、网络资源、动态生成（如字节码框架）等来源读取类的二进制数据。

• 示例：通过类加载器（ ClassLoader ）的 findClass 方法获取字节流。

• 转换为方法区数据结构：

• 将字节流解析为方法区中的内部格式，包括：

• 类的元数据（全限定名、父类、接口、访问修饰符等）。

• 字段和方法的描述符（如 Ljava/lang/String; 表示字符串类型）。

• 运行时常量池（存储字面量和符号引用）。

• 创建 Class 对象：

• 在堆内存中生成 java.lang.Class 类的实例，作为访问方法区数据的入口。

1. 加载阶段的特点

• 不验证合法性：

• 加载阶段仅负责读取和存储数据，不检查字节流的格式（如魔数、版本号）。这些验证属于链接阶段的验证子阶段。

• 类加载器的多样性：

• 不同的类加载器（如启动类加载器、扩展类加载器、应用类加载器）负责加载不同路径的类。

• 示例：启动类加载器加载 java.lang 包的类，应用类加载器加载用户自定义类。

• 延迟加载：

• 类加载可能在首次使用时触发（如通过反射、实例化对象），而非预先加载所有类。

1. 方法区存储的内容

加载阶段完成后，方法区存储以下数据：

• 类的元数据：
• 类的全限定名、直接父类、实现的接口列表。
• 字段信息（名称、类型、修饰符）和方法信息（名称、描述符、修饰符）。
• 运行时常量池：
• 字面量（如字符串常量、基本类型值）。
• 符号引用（类、字段、方法的符号名称）。
• 静态变量：
• 在链接阶段的准备子阶段分配内存并设置初始值（零值）。

1. 加载阶段的代码示例

// 自定义类加载器（简化版）
public class MyClassLoader extends ClassLoader {
@Override
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
// 1. 读取类的二进制字节流（假设从文件或网络获取）
byte[] classBytes = loadClassBytes(name);

    // 2. 将字节流转换为方法区数据，并创建Class对象
    return defineClass(name, classBytes, 0, classBytes.length);
}

private byte[] loadClassBytes(String name) {
    // 实际实现需从数据源读取字节流
    // 加载阶段不验证字节流合法性，即使魔数错误也会继续
    return new byte[0]; 
}

}

// 使用自定义类加载器加载类
MyClassLoader loader = new MyClassLoader();
Class<?> clazz = loader.loadClass("com.example.MyClass");
// 此时类已加载到方法区，但未验证（验证在链接阶段执行）

1. 加载阶段与其他阶段的关系

• 链接阶段：
• 验证：检查字节流的合法性（如魔数、版本号）。
• 准备：为静态变量分配内存并设零值。
• 解析：将符号引用转换为直接引用（可选）。
• 初始化阶段：
• 执行静态变量赋值和静态代码块。

1. 总结

• 加载阶段的核心：将类的二进制数据加载到方法区，并创建 Class 对象。
• 阶段职责边界：
• 加载阶段：数据获取与存储（不验证）。
• 链接阶段：合法性验证、内存分配、符号解析。
• 初始化阶段：执行类构造器 () 。

理解加载阶段的机制有助于掌握类加载的时序，并在开发中合理利用类加载器（如热部署、字节码增强）。