02_JVM 类加载机制

2564字约9分钟

2024-08-10

JVM 在什么情况下会加载一个类？

类加载过程是非常繁琐复杂的，从实用的角度来说，我们主要把握他的核心工作原理就可以了

一般一个类从加载到使用会经历的过程：加载 -> 验证 -> 准备 -> 解析 -> 初始化 -> 使用 -> 卸载

那什么时候 JVM 就会加载一个类呢？答案就是当你的代码中用到这个类的时候

举一个例子，你有一个类（Order.class），里面有一个 main() 方法作为入口，当 JVM 进程启动之后，他一定会先把这个类（Order.class）加载到内存中，然后从 main() 方法的入口代码开始执行

public class Order {

    public static void main(String[] args) {

    }
}

假设上面的代码中，出现如下这么一行代码

public class Order {

    public static void main(String[] args) {
        MqManager mqManager = new MqManager();
    }
}

代码中很明显需要使用 MqManager 这个类去实例化一个对象，所以这个时候就会触发 JVM 通过类加载器，从 MqManager.class 字节码文件中加载对应类到内存中使用，这样代码才能跑起来，如下图

简单总结一下：首先代码中包含 mian() 方法的主类一定会在 JVM 进程启动之后被加载到内存，开始执行你的 main() 方法中的代码，接着遇到了使用别的类，此时就会从对应的 .class 字节码文件加载对应的类到内存中来

认识一下验证、准备和解析的过程

对于这三个概念，没太大的必要去深究里面细节，这些细节很多很繁琐，我们脑子里面有这几个概念就可以了

验证阶段

根据 Java 虚拟机规范，校验加载进来的 .class 文件中的内容，是否符合指定的规范

如果 .class 文件中的字节码不符合规范，那么 JVM 是没法去执行这个字节码的，过程如下图

准备阶段

我们写好的类，可能都有一些类变量，比如 MqManager 这个类

public class MqManager {

    public static int maxConsumerNumber;
}

MqManager.class 文件内容被加载到内存之后，会对字节码文件内容进行规范验证，接着就会进行准备工作，这个准备工作就是给 MqManager 类分配一定的内存空间

给类中的类变量（static 修饰的变量）分配内存空间，再赋值一个默认的初始值，比如这里给 maxConsumerNumber 变量一个初始值 0，过程如下图

解析阶段

解析阶段实际上就是把符号引用替换为直接引用的过程，这个部分的内容很复杂，涉及到 JVM 的底层，这里不做详细解读，知道有这么一个阶段就可以了，如下图所示

三个阶段的小结

在这三个阶段里，最核心的就是 准备阶段

在这个阶段给加载进来的类分配好了内存空间，类变量也分配好了内存空间，并且给了默认的初始值

核心阶段：初始化

初始化

在准备阶段，就会给 MqManager 类分配好内存空间，包括他的类变量 maxConsumerNumber 也会给一个默认值 0，那么接下来的初始化阶段，就会正式执行我们的类初始化代码了，我们来看看下面这段代码

public class MqManager {

    public static int maxConsumerNumber = Configuration.getInt("mq.maxConsumerNumber");
}

可以看到 maxConsumerNumber 这个类变量，是打算通过 Configuration.getInt("mq.maxConsumerNumber") 这段代码获取一个配置项给他赋值，在准备阶段，仅仅是给 maxConsumerNumber 类变量开辟了一个内存空间，然后给了个初始值 0

Configuration.getInt("mq.maxConsumerNumber") 这段代码的执行则会在 初始化 阶段，完成一个配置项的读取，然后赋值给 maxConsumerNumber 这个类变量

另外像下面的 static 静态代码块，也会在初始化阶段执行

public class MqManager {

    public static int maxConsumerNumber = Configuration.getInt("mq.maxConsumerNumber");

    static {
        loadMessageFromDisk();
    }

    public static void loadMessageFromDisk() {
        Map<String, Object> messageMap = new HashMap<>();
    }
}