综述

类加载子系统

作用

• 类加载子系统负责从文件系统或者网络中加载Class文件，class文件在文件开头有特定的文件标识。
• ClassLoader只负责class文件的加载，至于它是否可以运行，则由Execution Engine决定。
• 加载的类信息存放于一块称为方法区的内存空间。除了类的信息外，方法区还会存放运行时常量池信息，可能还包括字符串字面量和数字常量（这部分常量信息是Class文件中常量池部分的内存映射）

类的加载过程

加载阶段（装载）

1. 通过一个类的全限定名获取定义此类的二进制字节流
2. 将这个字节流所代表的静态存储结构转换为方法区的运行时数据结构
3. 在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区的这个类的各种数据的访问入口
    

补充：加载.class文件的方式

• 从本地系统中直接加载
• 通过网络获取，典型场景：Web Applet
• 从zip压缩包中读取，称为日后jar、war格式的基础
• 运行时计算生成，使用最多的是：动态代理技术
• 由其他文件生成，典型场景：JSP应用
• 从专有数据库中提取.class文件，比较少见
• 从加密文件中获取，典型的防Class文件被反编译的保护措施

链接阶段

验证Verify

• 目的在于确保class文件的字节流中包含信息符合当前虚拟机的要求，保证被加载类的正确性，不会危害虚拟机自身安全。
• 主要包括四种验证，文件格式验证，元数据验证，字节码验证，符号引用验证。
  • 格式检查:是否以魔数0xCAFEBABE开头，主版本和副版本是否在当前Java虚拟机的支持范围内，数据中每一项是否都拥有正确的长度等
     

准备Prepare

• 为类变量分配内存并且设置该类变量的默认初始值，即零值
  • 这里不包含用final修饰的static，因为final在编译的时候就会分配了，准备阶段会显式初始化
• 这里不会为实例变量分配初始化，类变量会分配在方法区中，而实例变量是会随着对象一起分配到Java堆中

解析Resolve

• 将常量池内的符号引用转换为直接引用的过程

• 事实上，解析操作往往会随着JVM在执行完初始化之后再执行

  • 虚拟机在加载Class文件时才会进行动态链接,也就是说,Class文件中不会保存各个方法和字段的最终内存布局信息,因此,这些字段和方法的符号引用不经过转换是无法直接被虚拟机使用的。当虚拟机运行起来时,需要从常量池中获得对应的符号引用,再在类加载过程中(初始化阶段)将其替换直接引用,并翻译到具体的内存地址中

• 符号引用就是一组符号来描述所引用的目标。符号引用的字面量形式明确定义在《Java虚拟机规范》的Class文件格式中，符号引用与虚拟机实现的内存布局无关，引用的目标并不一定已经加载到了内存中

• 直接引用就是直接指向目标的指针，相对偏移量或一个间接定位到目标的句柄。直接引用是与虚拟机实现的内存布局相关的，同一个符号引用在不同的虚拟机实例上翻译出来的直接引用不会相同。如果有了直接引用，就说明引用的目标必定已经存在于内存之中了。

• 解析动作主要针对类或接口、字段、类方法、接口方法、方法类型等。对应常量池中的CONSTANT_Class_info、CONSTANT_Fieldref_info、CONSTANT_Methodref_info等。

• 不过Java虚拟机规范并没有明确要求解析阶段一定要按照顺序执行。在HotSpot VM中,加载、验证、准备和初始化会按照顺序有条不紊地执行,但链接阶段中的解析操作往往会伴随着JVM在执行完初始化之后再执行

• 符号引号有:类和接口的权限定名、字段的名称和描述符、方法的名称和描述符

  符号引用和直接引用

  1.会议室里有个空的位子没坐人，座位前写着xxx的座位(符号引用),后来xxx进来坐下去摘掉牌子（符号引用换成直接引用）
  2.我们去做菜,看菜谱,步骤都是什么样的(这是符号引号),当我们实际上去做,这个过程是直接引用

  ex：

  输出操作System.out.println()对应的字节码：
  

  invokevirtual #24 <java/io/PrintStream.println>

  以方法为例，Java虚拟机为每个类都准备了一张方法表，将其所有的方法都列在表中，当需要调用一个类的方法的时候，只要知道这个方法在方法表中的偏移量就可以直接调用该方法。通过解析操作，符号引用就可以转变为目标方法在类中方法表中的位置，从而使得方法被成功调用。

  

初始化阶段

JVM01-类加载子系统