不会 JVM 的类加载机制，你很难在实际场景中应用

作者简介：李国。前京东高级架构师。本文选自：拉勾教育专栏《深入浅出 Java 虚拟机》?

本课时我们主要从覆盖 JDK 的类开始讲解 JVM 的类加载机制。其实，JVM 的类加载机制和 Java 的类加载机制类似，但 JVM 的类加载过程稍有些复杂。

前面课时我们讲到，JVM 通过加载 .class 文件，能够将其中的字节码解析成操作系统机器码。那这些文件是怎么加载进来的呢？又有哪些约定？接下来我们就详细介绍 JVM 的类加载机制，同时介绍三个实际的应用场景。

我们首先看几个面试题。

• 我们能够通过一定的手段，覆盖 HashMap 类的实现么？
• 有哪些地方打破了 Java 的类加载机制？
• 如何加载一个远程的 .class 文件？怎样加密 .class 文件？

关于类加载，很多同学都知道双亲委派机制，但这明显不够。面试官可能要你讲出几个能打破这个机制的例子，这个时候不要慌。上面几个问题，是我在接触的一些比较高级的面试场景中，遇到的一些问法。在平常的工作中，也有大量的相关应用，我们会理论联系实践综合分析这些问题。

类加载过程

现实中并不是说，我把一个文件修改成 .class 后缀，就能够被 JVM 识别。类的加载过程非常复杂，主要有这几个过程：加载、验证、准备、解析、初始化。这些术语很多地方都出现过，我们不需要死记硬背，而应该要了解它背后的原理和要做的事情。

如图所示。大多数情况下，类会按照图中给出的顺序进行加载。下面我们就来分别介绍下这个过程。

加载

加载的主要作用是将外部的 .class 文件，加载到 Java 的方法区内，你可以回顾一下我们在上一课时讲的内存区域图。加载阶段主要是找到并加载类的二进制数据，比如从 jar 包里或者 war 包里找到它们。

验证

肯定不能任何 .class 文件都能加载，那样太不安全了，容易受到恶意代码的攻击。验证阶段在虚拟机整个类加载过程中占了很大一部分，不符合规范的将抛出 java.lang.VerifyError 错误。像一些低版本的 JVM，是无法加载一些高版本的类库的，就是在这个阶段完成的。

准备

从这部分开始，将为一些类变量分配内存，并将其初始化为默认值。此时，实例对象还没有分配内存，所以这些动作是在方法区上进行的。

局部变量不像类变量那样存在准备阶段。类变量有两次赋初始值的过程，一次在准备阶段，赋予初始值（也可以是指定值）；另外一次在初始化阶段，赋予程序员定义的值。

因此，即使程序员没有为类变量赋值也没有关系，它仍然有一个默认的初始值。但局部变量就不一样了，如果没有给它赋初始值，是不能使用的。

解析

解析在类加载中是非常非常重要的一环，是将符号引用替换为直接引用的过程。这句话非常的拗口，其实理解起来也非常的简单。

符号引用是一种定义，可以是任何字面上的含义，而直接引用就是直接指向目标的指针、相对偏移量。

直接引用的对象都存在于内存中，你可以把通讯录里的女友手机号码，类比为符号引用，把面对面和你吃饭的人，类比为直接引用。

解析阶段负责把整个类激活，串成一个可以找到彼此的网，过程不可谓不重要。那这个阶段都做了哪些工作呢？大体可以分为：

• 类或接口的解析
• 类方法解析
• 接口方法解析
• 字段解析

我们来看几个经常发生的异常，就与这个阶段有关。

• java.lang.NoSuchFieldError 根据继承关系从下往上，找不到相关字段时的报错。
• java.lang.IllegalAccessError 字段或者方法，访问权限不具备时的错误。
• java.lang.NoSuchMethodError 找不到相关方法时的错误。

解析过程保证了相互引用的完整性，把继承与组合推进到运行时。

初始化

如果前面的流程一切顺利的话，接下来该初始化成员变量了，到了这一步，才真正开始执行一些字节码。

关于执行字节码，将会在我的专栏中讲明。欢迎大家来订阅学习。

本文选自：拉勾教育专栏《深入浅出 Java 虚拟机》?

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