面试tips--JVM(3)--类加载过程

发布于:2025-08-29 ⋅ 阅读:(13) ⋅ 点赞:(0)

🔹 JVM 类加载的五个阶段(常说三个:加载、链接、初始化)

严格来说有 五个阶段,其中 链接 又分为三个子阶段:

1.加载(Loading)

  • 通过类的全限定名(package + className),由类加载器(ClassLoader)查找并加载类的字节码文件(.class)。

  • 常见的类加载器:

    • Bootstrap ClassLoader(启动类加载器):加载 JDK 核心类库 rt.jarjava.base 等。

    • Extension ClassLoader(扩展类加载器):加载 jre/lib/extjava.ext.dirs 目录下的类。

    • Application ClassLoader(应用类加载器):加载 classpath 下的类。

    • 用户自定义 ClassLoader。

  • 最终将 .class 字节流读入内存,在方法区生成对应的 运行时类结构(Class 对象),并在堆中创建 java.lang.Class 实例。


2. 链接(Linking)
链接 = 验证 + 准备 + 解析

  1. 验证(Verification)
    • 确保字节码文件的正确性与安全性,避免非法操作。

    • 例如:栈数据不会溢出、方法调用合法、类型转换安全。

    • 验证不通过会抛出 VerifyError

  2. 准备(Preparation)
    • 为类的 静态变量(static field) 分配内存,并赋予 默认值(而不是赋程序员写的值)。

    • 例如:

      public static int a = 10;
      

      准备阶段a 的值是 0(默认 int 值),赋值为 10 会在 初始化阶段执行。

  3. 解析(Resolution)
    • 将常量池中的符号引用(Symbolic Reference,例如 "java/lang/String")转换为 直接引用(Direct Reference,例如内存地址指针、方法表索引)。


3. 初始化(Initialization)

  • 执行类构造器 <clinit>() 方法(由编译器自动收集所有 static {} 块和静态变量赋值语句组成)。

  • JVM 保证 类初始化是线程安全的,即同一个类的 <clinit>() 方法在多线程下只会被执行一次。

  • 触发类初始化的时机:

    • 使用 new 实例化对象

    • 调用类的静态方法

    • 访问类的静态变量(非 final 常量)

    • 反射 Class.forName()

    • JVM 启动时加载主类(含 main 方法的类)


4. 使用(Using)

  • 类被加载到内存并初始化后,可以被正常使用。

  • 例如:创建对象、调用方法、访问字段。


5. 卸载(Unloading)

  • 类的生命周期结束后,卸载出 JVM。

  • 卸载条件:

    • 该类的所有对象实例都已被回收。

    • 该类的 ClassLoader 已被回收。

    • 对应的 java.lang.Class 对象不再被引用。

  • 一般只在 自定义类加载器 + 动态加载/卸载类(如 Tomcat 热部署、OSGi 框架) 时常见。


🔹 类加载的双亲委派机制

  • 当一个类加载器收到类加载请求时,不会自己去加载,而是先委托给父类加载器。

  • 如果父类加载器无法完成(找不到该类),才由子类加载器尝试加载。

  • 优点:

    • 避免重复加载类。

    • 保证核心类库的安全(用户自定义的 java.lang.String 不会覆盖 JDK 自带的 String)。


🔹 总结(流程图式)

类加载过程:
    加载 → 链接(验证 → 准备 → 解析) → 初始化 → 使用 → 卸载

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