JVM類加載

整個(gè)過(guò)程如下圖所示：

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加載

加載階段是類加載的第一步，它的主要任務(wù)是找到并加載類的字節(jié)碼文件。

在加載階段，JVM會(huì)查找并加載類的字節(jié)碼文件，這個(gè)過(guò)程通常從類路徑（Classpath）中查找類文件，然后將它們讀入內(nèi)存。

如下圖所示：

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JVM通過(guò)類加載器（ClassLoader）從類路徑（Classpath）中查找類文件。

加載后的類字節(jié)碼被存儲(chǔ)在方法區(qū)（在JVM規(guī)范中被稱為Metaspace）中，并為每個(gè)類創(chuàng)建一個(gè)Class對(duì)象。

驗(yàn)證

一旦類被加載到內(nèi)存中，JVM會(huì)對(duì)字節(jié)碼文件進(jìn)行驗(yàn)證，以確保其完整性和合法性。

如下圖所示：

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這包括檢查字節(jié)碼文件的結(jié)構(gòu)，以防止惡意代碼或錯(cuò)誤的字節(jié)碼文件，確保加載的類符合JVM規(guī)范，不會(huì)危害JVM的安全。

驗(yàn)證主要分為3個(gè)步驟：

1.文件格式驗(yàn)證

在這個(gè)階段，JVM首先檢查字節(jié)碼文件的格式是否合法。

這包括檢查文件頭是否以魔數(shù)開(kāi)頭（通常為0xCAFEBABE），以及文件版本號(hào)是否合適。

2.語(yǔ)義驗(yàn)證 在這個(gè)階段

JVM會(huì)對(duì)字節(jié)碼進(jìn)行語(yǔ)義分析，確保代碼中不會(huì)存在語(yǔ)法錯(cuò)誤和語(yǔ)義錯(cuò)誤。

3.字節(jié)碼驗(yàn)證 在這個(gè)階段

字節(jié)碼驗(yàn)證是最復(fù)雜的一步，它檢查字節(jié)碼是否符合Java語(yǔ)言規(guī)范。

這包括驗(yàn)證操作碼是否合法，跳轉(zhuǎn)指令是否正確，以及棧操作是否匹配。

如果字節(jié)碼驗(yàn)證失敗，JVM會(huì)認(rèn)為這個(gè)類是不安全的，并拒絕加載它。

準(zhǔn)備

Java虛擬機(jī)的類準(zhǔn)備階段是類加載過(guò)程的重要步驟之一，它負(fù)責(zé)為類的靜態(tài)變量分配內(nèi)存并初始化這些變量。

如下圖所示：

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準(zhǔn)備階段為類的靜態(tài)變量分配內(nèi)存，并初始化這些變量為默認(rèn)值（通常為零值，例如0或null）。

例如，對(duì)于以下代碼：

public class MyClass {
    public static int x = 10;
}

在準(zhǔn)備階段，x 的值將被初始化為 10。

解析

解析階段的主要任務(wù)：是將類或接口中的符號(hào)引用轉(zhuǎn)化為直接引用。

如下圖所示：

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解析過(guò)程包括以下步驟：

a. 根據(jù)符號(hào)引用的類名找到對(duì)應(yīng)的類。

b. 驗(yàn)證類的可訪問(wèn)性和繼承關(guān)系，確保訪問(wèn)不會(huì)違反訪問(wèn)控制規(guī)則。

c. 找到符號(hào)引用對(duì)應(yīng)的字段或方法，獲取其內(nèi)存地址或偏移量。

d. 最終將符號(hào)引用替換為直接引用，以便在運(yùn)行時(shí)直接訪問(wèn)類、字段或方法。

初始化

初始化階段是類加載的最后一步，它負(fù)責(zé)執(zhí)行類的初始化代碼。

在初始化階段，靜態(tài)代碼塊會(huì)被執(zhí)行，靜態(tài)變量會(huì)被賦予初始值。

如下圖所示：

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在初始化階段中，JVM會(huì)執(zhí)行以下操作：

1.為類的靜態(tài)變量分配內(nèi)存，并設(shè)置初始值

在加載階段中，JVM會(huì)為類的靜態(tài)變量分配內(nèi)存，并設(shè)置默認(rèn)初始值。

2.執(zhí)行類的靜態(tài)代碼塊

在初始化階段中，JVM會(huì)執(zhí)行類的靜態(tài)代碼塊，這些靜態(tài)代碼塊中可以包含任意的Java代碼。

總之：JVM的類加載過(guò)程包括加載、驗(yàn)證、準(zhǔn)備、解析和初始化五個(gè)階段，確保類在被使用之前被正確加載和初始化。