虚拟机类加载机制

虚拟机类加载机制虚拟机把描述类的数据从Class文件加载到内存，并对数据进行校验、转换解析和初始化，最终形成可以被虚拟机直接使用的Java类型，这就是虚拟机的类加载机制。

类加载的时机
类从被加载到虚拟机内存中开始，到卸载出内存为止，它的整个生命周期包括：加载 （Loading）、验证（Verification）、准备（Preparation）、解析（Resolution）、初始化 （Initialization）、使用（Using）和卸载（Unloading）7个阶段。

其中验证、准备、解析3个部分统称为连接（Linking），
这7个阶段的发生顺序如图所示：

 

 

加载、验证、准备、初始化和卸载这5个阶段的顺序是确定的，类的加载过程必须按照这种顺序按部就班地开始，而解析阶段则不一定：它在某些情况下可以在初始化阶段之后再开始，这是为了支持Java语言的运行时绑定

 

一、加载过程虚拟机需要完成以下3件事情：
1）通过一个类的全限定名来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化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，作为这个类的各种数据的访问入口。

 

二链接阶段

2.1、验证是连接阶段的第一步，这一阶段目的是为了确保Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求，并且不会危害虚拟机自身安全。
虚拟机规范对这个阶段的限制和指导非常笼统，仅仅说了一句如果验证到输入的字节流不符合Class文件的存储格式，就抛出一个java.lang.VerifyError异常或者其子类异常。

具体应当检查哪些方面，如何检查，何时检查，都没有强制要求或明确说明，所以不同的虚拟机对验证的实现可能会有所不同，但大致上都会完场下面四个阶段的检验过程：文件格式验证、元数据验证、字节码验证和符号引用验证。

2.1.1.文件格式验证
第一阶段要验证字节流是否符合Class文件格式的规范否，并且能被当前版本的虚拟机处理，是否以0xCAFEBABE开头,版本号是否合理等。该验证阶段的主要目的是保证输入的字节流能正确的解析并存储于方法区之内，
格式上符合描述一个Java类型的信息的要求。这阶段的验证是基于字节流进行的，经过这个就饿段的验证之后，字节流才会进入内存的方法区进行存储，所以后面三个验证阶段全部是基于方法区的存储结构进行的。

2.1.2.元数据验证
第二阶段是对字节码描述的信息进行语义分析，以保证其描述的信息符合Java语言的规范要求，这个阶段可能包括的验证点如下：
这个类是否有父类（除了java.lang.Object之外，所有的类应当有父类）
这个类的父类是否继承了不允许被继承的类（被final修饰）
如果这个类不是抽象类，是否实现了其父类或接口之中要求实现的所有方法。
类中的字段、方法是否与父类产生了矛盾

2.1.3.字节码验证
第三个阶段是验证过程中最复杂的一个，其主要工作是进行数据流和控制流分析。第二阶段对元数据信息中的数据类型做完校验后，这阶段将对类的方法体进行校验分析。这阶段的任务是保证被校验类的方法在运行时不会做出危害虚拟机安全的行为,例如：保证任意时刻操作数栈的数据类型与指令代码序列都能配合工作，
例如不会出现类似这种情况：在操作栈中放置了一个int类型的数据，使用时却按long类型来加载入本地变量表中。
保证跳转指令不会跳转到方法体以外的字节码指令上。
保证方法体中的类型转换是有效的，例如可以把一个子类对象赋值给父类数据类型，这是安全的，反之不合法。

2.1.4、符号引用验证
最后一个阶段的校验发生在虚拟机将符号引用转化为直接引用的时候，这个转化动作将在连接的第三个阶段——解析阶段中发生。符号引用验证可以看做是对类自身以外的信息进行匹配性的校验，通常需要校验以下内容：
符号引用中通过字符串描述的全限定名是否能找到对应的类，常量池中描述类是否存在。
在指定类中是否存在符合方法的字段描述符以及简单名称所描述的方法和字段。
符号引用中的类、字段和方法的访问性（private、protected、public、default）是否可被当前类访问。