类的加载过程（类的生命周期）详解

参考资料：尚硅谷JVM教程

17.类的加载过程（类的生命周期）详解 17.1. 概述

在Java中数据类型分为基本数据类型和引用数据类型。基本数据类型由虚拟机预先定义，引用数据类型则需要进行类的加载。

按照Java虚拟机规范，从class文件到加载到内存中的类，到类卸载出内存为止，它的整个生命周期包括如下7个阶段：

其中，验证、准备、解析3个部分统称为链接（Linking）

从程序中类的使用过程看

大厂面试题

蚂蚁金服：

描述一下JVM加载Class文件的原理机制？

一面：类加载过程

百度：

类加载的时机

java类加载过程？

简述java类加载机制？

腾讯：

JVM中类加载机制，类加载过程？

滴滴：

JVM类加载机制

美团：

Java类加载过程

描述一下jvm加载class文件的原理机制

京东：

什么是类的加载？

哪些情况会触发类的加载？

讲一下JVM加载一个类的过程JVM的类加载机制是什么？

17.2. 过程一：Loading（加载）阶段 17.2.1. 加载完成的操作

加载的理解

所谓加载，将Java类的字节码文件加载到机器内存中，并在内存中构建出Java类的原型--类模板对象。

所谓类模板对象，其实就是Java类在]VM内存中的一个快照，JVM将从字节码文件中解析出的常量池、类字段、类方法等信息存储到类模板中，这样]VM在运行期便能通过类模板而获取Java类中的任意信息，能够对Java类的成员变量进行遍历，也能进行Java方法的调用。

反射的机制即基于这一基础。如果JVM没有将Java类的声明信息存储起来，则JVM在运行期也无法反射。

加载完成的操作

加载阶段，查找并加载类的二进制数据，生成Class的实例

在加载类时，Java虚拟机必须完成以下3件事情：

通过类的全名，获取类的二进制数据流。

解析类的二进制数据流为方法区内的数据结构（Java类模型）

创建java.lang.Class类的实例，表示该类型。作为方法区这个类的各种数据的访问入口

17.2.2. 二进制流的获取方式

对于类的二进制数据流，虚拟机可以通过多种途径产生或获得。（只要所读取的字节码符合JVM规范即可）

虚拟机可能通过文件系统读入一个class后缀的文件(常见)

读入jar、zip等归档数据包，提取类文件。

事先存放在数据库中的类的二进制数据

使用类似于HTTP之类的协议通过网络进行加载

在运行时生成一段class的二进制信息等

在获取到类的二进制信息后，Java虚拟机就会处理这些数据，并最终转为一个java.lang.Class的实例。

如果输入数据不是ClassFile的结构，则会抛出ClassFormatError。

17.2.3. 类模型与Class实例的位置

类模型的位置

加载的类在JVM中创建相应的类结构，类结构会存储在方法区（JDKl.8之前：永久代；J0Kl.8及之后：元空间）。

Class实例的位置

类将.class文件加载至元空间后，会在堆中创建一个Java.lang.Class对象，用来封装类位于方法区内的数据结构，该Class对象是在加载类的过程中创建的，每个类都对应有一个Class类型的对象。

Class clazz = Class.forName("java.lang.String"); //获取当前运行时类声明的所有方法 Method[] ms = clazz.getDeclaredMethods(); for (Method m : ms) { //获取方法的修饰符 String mod = Modifier.toString(m.getModifiers()); System.out.println(mod + ""); //获取方法的返回值类型 String returnType = (m.getReturnType()).getSimpleName(); System.out.println(returnType + ""); //获取方法名 System.out.print(m.getName() + "("); //获取方法的参数列表 Class<?>[] ps = m.getParameterTypes(); if (ps.length == 0) { System.out.print(\')\'); } for (int i = 0; i < ps.length; i++) { char end = (i == ps.length - 1) ? \')\' : \',\'; //获取参教的类型 System.out.print(ps[i].getSimpleName() + end); } } 17.2.4. 数组类的加载

创建数组类的情况稍微有些特殊，因为数组类本身并不是由类加载器负责创建，而是由JVM在运行时根据需要而直接创建的，但数组的元素类型仍然需要依靠类加载器去创建。创建数组类（下述简称A）的过程：

如果数组的元素类型是引用类型，那么就遵循定义的加载过程递归加载和创建数组A的元素类型；

JVM使用指定的元素类型和数组维度来创建新的数组类。