摘要：用一張思維導(dǎo)圖盡可能囊括一下的類加載過程的全流程。本文參考自來自周志明深入理解虛擬機(jī)第版，拓展內(nèi)容建議讀者可以閱讀下這本書。

用一張思維導(dǎo)圖盡可能囊括一下JVM的類加載過程的全流程。

本文參考自來自周志明《深入理解Java虛擬機(jī)（第2版）》，拓展內(nèi)容建議讀者可以閱讀下這本書。

文字版如下：

通過類的全限定名來獲取定義此類的二進(jìn)制字節(jié)流

非數(shù)組類的加載，由類加載器加載，可以是啟動(dòng)類加載器，也可以是用戶自定義的類加載器

數(shù)組類的加載，不由類加載器創(chuàng)建，而是由JVM直接在內(nèi)部創(chuàng)建

組件類型（數(shù)組降一維后的類型）是引用類型，遞歸調(diào)用加載過程直到降到一維類型后通過類加載器加載，數(shù)組類型最終標(biāo)識(shí)為此類加載器所加載，數(shù)組類可見性和組件類型保持一致

組件類型不是引用類型而是原始類型，則該數(shù)組類型的類加載器將標(biāo)識(shí)為啟動(dòng)類加載器，數(shù)組類型可見性為public

將這個(gè)字節(jié)流所代表的靜態(tài)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為方法區(qū)的運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

在內(nèi)存中（HotSpot為方法區(qū)）生成一個(gè)代表了這個(gè)類的java.lang.Class對(duì)象，作為方法區(qū)這個(gè)類的各種數(shù)據(jù)的訪問入口

啟動(dòng)類加載器 Bootstrap ClassLoader，加載/lib中的類

拓展類加載器 Extension ClassLoader，加載/lib/ext中的類

應(yīng)用程序類加載器 Application ClassLoader，加載用戶類路徑上的ClassPath中的類

自定義類加載器 User ClassLoader

文件格式驗(yàn)證：字節(jié)流是否符合Class文件格式規(guī)范

是否以magic開頭

主次版本號(hào)是否在虛擬機(jī)處理范圍內(nèi)

常量池中的常量是否有不支持的類型

指向的常量索引值是否有指向不存在常量或不符合類型常量的情況

CONSTANT_Utf8_info的常量是否符合utf8編碼規(guī)范

Class文件各個(gè)部分及文件本身是否有被刪除或附加的其他信息

元數(shù)據(jù)驗(yàn)證：字節(jié)碼描述的信息進(jìn)行語(yǔ)義分析

是否有父類

父類是否繼承了不允許被繼承的類（final的）

如果不是抽象類是否實(shí)現(xiàn)了其父類或接口之中要求實(shí)現(xiàn)的類

類中字段、方法是否與父類產(chǎn)生矛盾

覆蓋了父類的final字段

不符合規(guī)范的方法重載?方法參數(shù)類型一致返回值類型不一致

字節(jié)碼驗(yàn)證：通過數(shù)據(jù)流和控制流分析程序語(yǔ)義的合法性，即類的方法體的校驗(yàn)分析

保證時(shí)刻操作數(shù)棧與指令代碼序列能配合工作

保證跳轉(zhuǎn)指令不會(huì)跳轉(zhuǎn)到方法體以外的字節(jié)碼指令上

保證方法體的類型轉(zhuǎn)換是有效的

符號(hào)引用驗(yàn)證：類的常量池中各種符號(hào)引用的信息進(jìn)行匹配性校驗(yàn)

符號(hào)引用中通過字符串描述的全限定名是否能找到對(duì)應(yīng)類

指定類中是否存在符合方法的字段描述符以及簡(jiǎn)單名稱所描述的方法和字段

符號(hào)引用中的類、字段和方法的訪問性是否可被當(dāng)前類所訪問

文件格式驗(yàn)證：字節(jié)流是否符合Class文件格式規(guī)范

是否以magic開頭

主次版本號(hào)是否在虛擬機(jī)處理范圍內(nèi)

常量池中的常量是否有不支持的類型

指向的常量索引值是否有指向不存在常量或不符合類型常量的情況

CONSTANT_Utf8_info的常量是否符合utf8編碼規(guī)范

Class文件各個(gè)部分及文件本身是否有被刪除或附加的其他信息

元數(shù)據(jù)驗(yàn)證：字節(jié)碼描述的信息進(jìn)行語(yǔ)義分析

是否有父類

父類是否繼承了不允許被繼承的類（final的）

如果不是抽象類是否實(shí)現(xiàn)了其父類或接口之中要求實(shí)現(xiàn)的類

類中字段、方法是否與父類產(chǎn)生矛盾

覆蓋了父類的final字段

不符合規(guī)范的方法重載?方法參數(shù)類型一致返回值類型不一致

字節(jié)碼驗(yàn)證：通過數(shù)據(jù)流和控制流分析程序語(yǔ)義的合法性，即類的方法體的校驗(yàn)分析

保證時(shí)刻操作數(shù)棧與指令代碼序列能配合工作

保證跳轉(zhuǎn)指令不會(huì)跳轉(zhuǎn)到方法體以外的字節(jié)碼指令上

保證方法體的類型轉(zhuǎn)換是有效的

符號(hào)引用驗(yàn)證：類的常量池中各種符號(hào)引用的信息進(jìn)行匹配性校驗(yàn)

符號(hào)引用中通過字符串描述的全限定名是否能找到對(duì)應(yīng)類

指定類中是否存在符合方法的字段描述符以及簡(jiǎn)單名稱所描述的方法和字段

符號(hào)引用中的類、字段和方法的訪問性是否可被當(dāng)前類所訪問

類變量分配空間

類變量分配零值

類常量分配初始值：由類字段的ConstantValue屬性進(jìn)行賦值

實(shí)際上就是把常量池中的符號(hào)引用替換為直接引用的過程

符號(hào)引用

在常量池中即非字面量的類型

CONSTANT_Class_info

CONSTANT_Fieldref_info

CONSTANT_Methodref_info

CONSTANT_InterfaceMethodref_info

…

特征

與虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)的內(nèi)存布局無關(guān)

引用的目標(biāo)并不一定已經(jīng)加載到內(nèi)存中

由虛擬機(jī)Class文件格式規(guī)范，因此不同虛擬機(jī)能夠接受的符號(hào)引用格式是確定的

直接引用

表達(dá)形式

直接指向目標(biāo)的虛擬機(jī)內(nèi)存中的指針

相對(duì)偏移量

能夠定位到目標(biāo)的句柄

特征

與虛擬機(jī)的內(nèi)存布局直接相關(guān)

引用的目標(biāo)必須已經(jīng)存在于內(nèi)存中

同一符號(hào)引用在不同虛擬機(jī)中的直接引用一般不同，由虛擬機(jī)自己制定格式

符號(hào)引用解析

類或接口的解析

對(duì)CONSTANT_Class_info符號(hào)引用的解析

對(duì)全限定名的解析

虛擬機(jī)加載類D中的類符號(hào)引用N為一個(gè)類或接口C的直接引用

C不是數(shù)組類型

虛擬機(jī)將N代表的全限定名傳遞給D的類加載器來加載C

C被成功加載后（可能是之前已經(jīng)加載過或者本次執(zhí)行了首次加載），虛擬機(jī)將D中的符號(hào)引用N替換為C的直接引用

符號(hào)引用驗(yàn)證，如D是否具備對(duì)C的訪問權(quán)限

C是數(shù)組類型?

虛擬機(jī)將N代表的全限定名（如[Ljava.lang.Integer）傳遞給D的類加載器來加載C（詳見數(shù)組類加載流程）

D的類加載器先加載C的組件類型（如java.lang.Integer）

虛擬機(jī)在方法區(qū)生成一個(gè)代表了數(shù)組維度和組件類型的數(shù)組對(duì)象

C被成功加載后，虛擬機(jī)將D中的符號(hào)引用N替換為C的直接引用

符號(hào)引用驗(yàn)證，如D是否具備對(duì)C的訪問權(quán)限

字段解析

對(duì)CONSTANT_Fieldref_info符號(hào)引用的解析

對(duì)class_index的解析

對(duì)nameAndType_index的解析

虛擬機(jī)在類D中加載字段符號(hào)引用N為字段F的直接引用

虛擬機(jī)在N中指定的類C里尋找字段描述符和N中指定的字段描述符一致的字段F

能找到，就將符號(hào)引用N替換為F的直接引用

符號(hào)引用驗(yàn)證，如D是否具備對(duì)F的訪問權(quán)限

找不到，在類C實(shí)現(xiàn)的接口中按照繼承關(guān)系從下向上尋找字段描述符和N中指定的字段描述符一致的字段F

能找到就將符號(hào)引用N替換為F的直接引用

符號(hào)引用驗(yàn)證，如D是否具備對(duì)F的訪問權(quán)限

找不到，在類C繼承的父類中按照繼承關(guān)系從下向上尋找字段描述符和N中指定的字段描述符一致的字段F

能找到就將符號(hào)引用N替換為F的直接引用

符號(hào)引用驗(yàn)證，如D是否具備對(duì)F的訪問權(quán)限

找不到，拋出java.lang.NoSuchFieldError異常

類方法解析

對(duì)CONSTANT_Methodref_info符號(hào)引用的解析

對(duì)class_index的解析

對(duì)nameAndType_index的解析

虛擬機(jī)在類D中加載類方法符號(hào)引用N為方法M的直接引用

虛擬機(jī)在N中指定的類C里尋找方法描述符和N中指定的方法描述符一致的方法M

能找到

class_index指定的類不是接口，就將符號(hào)引用N替換為M的直接引用

class_index指定的類是接口，拋出java.lang.IncompatibleClassChangeError異常

符號(hào)引用驗(yàn)證，如D是否具備對(duì)M的訪問權(quán)限

找不到，在類C繼承的父類中按照繼承關(guān)系從下向上尋找方法描述符和N中指定的方法描述符一致的方法M

能找到就將符號(hào)引用N替換為M的直接引用

符號(hào)引用驗(yàn)證，如D是否具備對(duì)M的訪問權(quán)限

找不到，在類C實(shí)現(xiàn)的接口中按照繼承關(guān)系從下向上尋找方法描述符和N中指定的方法描述符一致的方法M

能找到，說明類C是抽象類，拋出java.lang.AbstractMethodError異常(為什么說明C是抽象類呢？C的方法在C中找不到，但是在C實(shí)現(xiàn)的接口中找到了，這意味著C實(shí)現(xiàn)了接口但是沒有實(shí)現(xiàn)接口的這個(gè)方法，因此C類只可能是抽象類。)

找不到，拋出java.lang.NoSuchMethodError異常

接口方法解析

對(duì)CONSTANT_InterfaceMethodref_info符號(hào)引用的解析

對(duì)class_index的解析

對(duì)nameAndType_index的解析

虛擬機(jī)在類D中加載接口方法符號(hào)引用N為方法M的直接引用

虛擬機(jī)在N中指定的接口C里尋找方法描述符和N中指定的方法描述符一致的方法M

能找到

class_index指定的類是C接口，就將符號(hào)引用N替換為M的直接引用

class_index指定的類C不是接口，拋出java.lang.IncompatibleClassChangeError異常

符號(hào)引用驗(yàn)證，接口方法都是public的所以沒有訪問權(quán)限的問題

找不到，在接口C繼承的父接口中按照繼承關(guān)系從下向上尋找方法描述符和N中指定的方法描述符一致的方法M

能找到就將符號(hào)引用N替換為M的直接引用

找不到，拋出java.lang.NoSuchMethodError異常

()是編譯期生成在Class字節(jié)碼中的，由編譯器自動(dòng)收集類中的所有類變量的賦值動(dòng)作和靜態(tài)代碼塊static{…}中的語(yǔ)句合并而成

()是類構(gòu)造器，與實(shí)例構(gòu)造器()不同，虛擬機(jī)保證會(huì)在調(diào)用前先調(diào)用其父類的()，因此不需要顯式調(diào)用父類構(gòu)造器

父類的()對(duì)類變量的賦值操作優(yōu)先于子類的()執(zhí)行

()并非必需，如果類中無靜態(tài)代碼塊或?qū)︻愖兞康馁x值操作，那么編譯器可以不生成()方法，Class字節(jié)碼中也就沒有()方法

接口無靜態(tài)代碼塊但是可以用類變量賦值操作，因此也會(huì)生成方法，但是不需要先調(diào)用父接口的()方法，只有父接口的類變量使用時(shí)才調(diào)用()方法初始化父接口

虛擬機(jī)會(huì)保證多線程環(huán)境下類的()方法可以阻塞地調(diào)用，即線程T1調(diào)用類C的()方法初始化C的過程中，線程T2會(huì)阻塞而無法進(jìn)入類C的()方法中的