Java類加載機(jī)制詳解【java面試題】

(1)問題分析：

Class文件由類裝載器裝載后，在JVM中將形成一份描述Class結(jié)構(gòu)的元信息對(duì)象，通過該元信息對(duì)象可以獲知Class的結(jié)構(gòu)信息：如構(gòu)造函數(shù)，屬性和方法等，Java允許用戶借由這個(gè)Class相關(guān)的元信息對(duì)象間接調(diào)用Class對(duì)象的功能。

虛擬機(jī)把描述類的數(shù)據(jù)從class文件加載到內(nèi)存，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，轉(zhuǎn)換解析和初始化，最終形成可以被虛擬機(jī)直接使用的Java類型，這就是虛擬機(jī)的類加載機(jī)制。

(2)核心答案講解：

類裝載器就是尋找類的字節(jié)碼文件，并構(gòu)造出類在JVM內(nèi)部表示的對(duì)象組件。在Java中，類裝載器把一個(gè)類裝入JVM中，要經(jīng)過以下步驟：

1)裝載：查找和導(dǎo)入Class文件;

2)鏈接：把類的二進(jìn)制數(shù)據(jù)合并到JRE中;

A)校驗(yàn)：檢查載入Class文件數(shù)據(jù)的正確性;

B)準(zhǔn)備：給類的靜態(tài)變量分配存儲(chǔ)空間;

C)解析：將符號(hào)引用轉(zhuǎn)成直接引用;

3)初始化：對(duì)類的靜態(tài)變量，靜態(tài)代碼塊執(zhí)行初始化操作

Java程序可以動(dòng)態(tài)擴(kuò)展是由運(yùn)行期動(dòng)態(tài)加載和動(dòng)態(tài)鏈接實(shí)現(xiàn)的;比如：如果編寫一個(gè)使用接口的應(yīng)用程序，可以等到運(yùn)行時(shí)再指定其實(shí)際的實(shí)現(xiàn)(多態(tài))，解析過程有時(shí)候還可以在初始化之后執(zhí)行;比如：動(dòng)態(tài)綁定(多態(tài))。

(3)問題擴(kuò)展

由于Java的跨平臺(tái)性，經(jīng)過編譯的Java源程序并不是一個(gè)可執(zhí)行程序，而是一個(gè)或多個(gè)類文件。當(dāng)Java程序需要使用某個(gè)類時(shí)，JVM會(huì)確保這個(gè)類已經(jīng)被加載、連接(驗(yàn)證、準(zhǔn)備和解析)和初始化。類的加載是指把類的.class文件中的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)存中，通常是創(chuàng)建一個(gè)字節(jié)數(shù)組讀入.class文件，然后產(chǎn)生與所加載類對(duì)應(yīng)的Class對(duì)象。加載完成后，Class對(duì)象還不完整，所以此時(shí)的類還不可用。當(dāng)類被加載后就進(jìn)入連接階段，這一階段包括驗(yàn)證、準(zhǔn)備(為靜態(tài)變量分配內(nèi)存并設(shè)置默認(rèn)的初始值)和解析(將符號(hào)引用替換為直接引用)三個(gè)步驟。最后JVM對(duì)類進(jìn)行初始化，包括：
1)如果類存在直接的父類并且這個(gè)類還沒有被初始化，那么就先初始化父類;
2)如果類中存在初始化語句，就依次執(zhí)行這些初始化語句。

類的加載是由類加載器完成的，類加載器包括：根加載器(BootStrap)、擴(kuò)展加載器(Extension)、系統(tǒng)加載器(System)和用戶自定義類加載器(java.lang.ClassLoader的子類)。


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