Class字节码文件装载：装载条件和加载类

超、凢脫俗 2022-12-27 01:51 180阅读 0赞

**目录**

装载条件

主动使用

被动使用

加载类

获取方法列表

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我们知道，将源文件编译成相同的，正确的class字节码文件后，就可以在不同平台的Java虚拟机上运行，实现Java程序的跨平台性，可以看出其对JVM以及Java程序的重要性。与C编译链接后形成可执行文件不同，class字节码文件不是底层操作系统能够直接执行的机器指令，它是需要装载到JVM里解释运行的，只有被虚拟机装载进来的class类才能在程序中被使用，装在过程分为三部分：加载，连接和初始化，加载简单来说就是通过类名来获取该类的二进制数据（.class文件就是二进制数据流文件），数据结构等，这个下面会总结；连接又能细分成验证，准备和解析三部分，要做的事情大概是验证加载的类是合规范的，之后准备阶段为这个类分配内存空间，解析就是将类的一些接口，方法等实现转成直接引用，最后初始化将它们都加载到程序中去。

## 装载条件 ##

### 主动使用 ###

JVM不会一下子把所有的Class类型都装载进来，只有在程序运行过程中需要使用的时候，才会去装载，例如最简单的创建一个类的实例对象，也就是new关键字，创建类的实例时也会把相关的类装在进来，例如一个子类在被使用时，会先把它的父类加载进来。调用类的静态方法或静态字段时，虚拟机也会把需要的类装载进来，还有类的克隆，反序列化等操作，这些我用的不多，就不展开总结。还有还有main（）方法，当JVM启动时，需要确定一个执行主类，所以包含main（）方法的这个类就会被装载。以上这些都是在类主动使用时，触发虚拟机的类装载，来看一个例子：

class ParentClass {
    	ParentClass() {
    		System.out.println("ParentClass初始化.");
    	}
    }
    
    class ChildClass extends ParentClass {
    	ChildClass() {
    		System.out.println("ChildClass初始化.");
    	}
    }
    
    public class ClassLoadTest {
    
    	public static void main(String[] args) {
    		ChildClass cc = new ChildClass();
    
    	}
    
    }

代码中有ChildClass类是ParentClass类的子类，两个类的构造方法都是一句简单的输出，main（）里面我们只实例化ChildClass类的对象，因为它是继承自ParentClass类，如果ParentClass类也被初始化了，那么运行后应该会有两句输出，实际的执行结果也是如我们所愿：

![20201207121812537.PNG][]

正如我们上面说到的，类装载的条件中，主动使用子类创建实例，会先把子类的相关类，也就是父类装载进来，因为子类继承自父类嘛，所以可以看到程序的输出先是ParentClass初始化再是ChildClass初始化。

### 被动使用 ###

与主动使用相反的，是被动使用，这里要注意的是，被动使用，也就是说类是被使用了的，会装载进虚拟机，但是，不一定会被初始化，主动使用和被动使用两者都会被装载，区别就是类有没有被初始化，来看一个类被动使用的例子：

class ParentClass {
    	public static int num = 9527;
    	
    	static {
    		System.out.println("ParentClass初始化.");
    	}
    }
    
    class ChildClass extends ParentClass {
    	static {
    		System.out.println("ChildClass初始化.");
    	}
    }
    
    public class ClassLoadTest {
    
    	public static void main(String[] args) {
    		System.out.println(ChildClass.num);
    	}
    
    }

上面的代码中我们在ParentClass类里新增一个static静态变量num，ChildClass还是继承这个类，然后在main（）里面通过ChildClass类来访问num变量，来看看输出的结果：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2p1c3RpbnplbmdUTQ_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

虽然ChildClass类继承了ParentClass类，也得到了num变量，但是由于ChildClass类没有创建实例对象，也就没有被初始化，而ParentClass父类中因为直接定义了该num字段，所以会让父类得到初始化。这时的子类ChildClass虽然没有被初始化（因为没有创建它的实例对象），但是也被装载进了JVM里，父类ParentClass虽然也没有创建实例对象，但是因为其里面直接定义的字段num被使用了，所以也被初始化。

## 加载类 ##

JVM确定装载一个类后，就会进入第一步加载类，加载过程中会获取类的二进制数据，并解析成符合JVM规范数据结构，通常使用JVM自带的类加载器ClassLoader来获取加载类的二进制流数据，他会从class的jar或zip包里，或者从数据库，从网络上download下来，之后，Java虚拟机会将这个类的二进制数据转换成一个java.lang.Class的实例。

### 获取方法列表 ###

根据类二进制数据转换得来的Class实例，可以通过它来获取类里面的一些信息，例如方法和字段等，其实这就是Java的反射，通过这个Class实例，可以让我们在程序运行过程中，得到这个某个类的一些属性和方法，来看一下具体的通过此实例获取类属性的例子：

public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
    	Class intClass = Class.forName("java.lang.Integer");
    	Method[] intClassMethods = intClass.getDeclaredMethods();
    	
    	for(int i=0; i<intClassMethods.length; i++) {
    		String mod = Modifier.toString(intClassMethods[i].getModifiers());
    		System.out.print(mod+" "+intClassMethods[i].getName()+"(");
    		
    		Class<?>[] ps = intClassMethods[i].getParameterTypes();
    		if(ps.length == 0) {
    			System.out.println(")");
    		}
    		
    		for(int j=0; j<ps.length; j++) {
    			char end = j == ps.length-1?')':',';
    			System.out.print(ps[j].getSimpleName() + end);
    		}
    		
    		System.out.println();
    	}
    }

代码中第二行首先创建Class类实例intClass，并使用Class.forName（）方法来获取Integer类数据，接着下一行调用其getDeclaredMethods（）方法获取Integer类的方法列表，此时不能直接输出，第6行需要用Modifier.toString（）方法将方法列表里的数据转换成字符串，才可以进行输出。此时我们获得的只是类中包含的方法名，想要把方法包含的参数也输出，就要通过getParameterTypes（）来获得方法包含的形式参数，再一起输出才是完整的方法信息，运行结果如下：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2p1c3RpbnplbmdUTQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

[20201207121812537.PNG]: /images/20221120/e027951b04494bb4ab18e52e55259d8d.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2p1c3RpbnplbmdUTQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221120/db434472288f46139a7718d60011825a.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2p1c3RpbnplbmdUTQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20221120/48eb8ba029c04094a5331cc815bf7f14.png