JVM : 2 JVM类加载机制

快来打我* 2022-09-09 09:22 265阅读 0赞

### 1. 类加载过程图示 ###

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从上图的“类加载” 过程，去看看 JVM的类加载机制是什么原理？

### 2. JVM 在什么情况下会加载一个类 ###

一个类从加载到使用，会经历如下的过程：

> 加载 -> 验证 -> 准备 -> 解析 -> 初始化  -> 使用 -> 卸载

JVM在执行写好的代码时，**在代码中用到这个类的时候**，就会从 “.class” 字节码文件中加载这个类到 JVM 内存里来。

**示例**：在一个类(Kafka.class）里有一个“main()” 方法作为主入口。一旦JVM进程启动，就会先把 Kafka.class 类加载到内存里，然后从 “main()” 方法的入口代码开始执行。

如果在 main() 方法中使用了 “ReplicaManager” 这个类去实例化对象，那么也需要将 “ReplicaManager.class” 字节码文件中的这个类加载到内存里去。

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其加载过程如下图所示：

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### 3. 验证、准备和初始化 ###

（1）验证阶段

验证，就是根据 Java 虚拟机规范，来校验你加载进来的 “.class” 文件中的内容，是否符合指定的规范。只有**完全符合 JVM 规范，后续才能交给 JVM 来运行**。

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（2）准备阶段

一个类中，有一些类变量；比如有 “ReplicaManager” 类，它的 “ReplicaManager.class” 文件内容刚刚被加载到内存之后，会进行验证，确认这个字节码文件的内容是规范的。

接着就会进行**准备工作**。也就是给这个 “ReplicaManager” 类分配一定的内存空间。然后给它里面的类变量（也就是 static 修饰的变量）分配内存空间，来一个默认的初始值。

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比如上面的示例里，就会给 “**flushInterval**” 这个类变量分配内容空间，给一个 “0” 这个初始值。

整个过程，如下图所示：

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（3）解析阶段

这个阶段，是把 **符号引用替换为直接引用** 的过程。

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（4）三个阶段小结

这里最核心的是，“**准备阶段**” 。**准备阶段** 是给加载进来的**类分配好内存空间**，**类变量也分配好内存空间**，并且给了**默认的初始值**。

###  4. 核心阶段： 初始化 ###

（1）类的初始化是什么

在准备阶段之后，就是进行**初始化**的阶段了。这一阶段会正式**执行我们的类初始化的代码**。

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在上述代码中，对于 “flushInterval” 类变量，这里是通过 Configuration.getInt("replica.flush.interval"）这段代码来获取一个值，并且赋值给它。

而在**准备阶段是不会执行这个赋值逻辑**的，它仅仅是对类变量分配内存，并给初始值 “0” 而已。

该赋值逻辑的代码，是在 **“初始化”** 阶段执行的。这一阶段，会执行类的初始化代码，而这时上述的赋值逻辑代码就会执行，完成一个配置项的读取，然后赋值给该类变量 “flushInterval” 。

另外，static 静态代码块，也会在这个阶段来执行。

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此外，static 静态方法可以给 static 静态变量赋值，也就是说，类初始化的时候，调用static静态方法从磁盘中加载数据副本，并放在静态变量中，如下示例：

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（2）什么时候会初始化一个类？（类的初始化的规则）

一般来说，比如**使用 "new 类名（）" 来实例化类的对象**时，就会触发类的加载到初始化的全过程，把这个类准备好，然后再实例化一个对象处来；

或者是**包含 “main() ” 方法的主类**，必须是立马初始化的。

此外，如果初始化一个类的时候，发现他的父类未初始化，就必须先初始化它的父类。

示例代码如下：

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如果要“new ReplicaManager()” 初始化这个类的实例，就会加载这个类，然后初始化这个类；

而在初始化这个类之前，发现 AbstractDataManager作为父类还没加载和初始化，就必须先加载这个父类，并且初始化该父类。

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### 5. 类加载器和双亲委派机制 ###

**类加载**从触发时机到初始化**的过程**，**依靠类加载器来实现**。

Java里有以下几种类加载器：

（1）启动类加载器

**Bootstrap ClassLoader**，在JVM启动时，首先就会依托启动类加载器，负责加载机器上的 Java安装目录下的 **“lib” 目录中**的核心类库。

（2）扩展类加载器

Extension ClassLoader，主要负责从Java安装目录下，加载 “lib\\ext” 目录中的类。

（3）应用类加载器

Application ClassLoader，负责去加载 “ClassPath” 环境变量所指定的路径中的类。其实就是加载写好的Java代码的类到内存里。

（4）自定义类加载器

自定义的类加载器，可以根据自己的需求加载你的类。

（5）双亲委派机制

JVM的类加载器有层级结构，启动类加载器在最上层，扩展类加载器在第二层，第三层是应用类加载器，最后一层是自定义类加载器。

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基于上面的层级结构，就有一个**双亲委派的机制**。

**所谓双亲委派机制：**就是在应用程序类加载器需要加载一个类，它首先会委派给父类加载器去加载，最终传导到顶层的类加载器去加载；如果父类加载器在自己负责加载的范围内，没找到这个类，就会下推加载权利给自己的子类加载器。

简而言之，就是先找父类加载器加载，不行的话逐层往下由子类加载器。从而避免多层级的加载器结构重复加载某些类。 ![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA6a6A5Z-O5bCP5biF_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 6][]

### 6. 思考题 ###

如何对 “.class” 文件处理保证不被人拿到以及反编译获取公司源代码？

**答：**首先在编译时，可以采用一些小工具对字节码加密，或者做混淆等处理；也可以购买第三方公司的商业级的字节码文件加密产品；然后在类加载的时候，对加密的类，考虑采用自定义的类加载器来解密文件即可，从而保证你的源代码不被人窃取。

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