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Java 源码是如何形成类文件的，类文件又是如何加载到虚拟机的，类加载有哪些机制和原则呢？本文将为大家一一介绍。

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Java 源码形成类文件

1、Helloworld.java 形成 HelloWorld.class 的过程

package jvm;
public class HelloWorld {
public static void main(String[] args) {System.out.println("HelloWorld");}
}

编译操作：javac Helloworld.java ---> Helloworld.class

命令行编译（javac 命令）、运行（java 命令）效果图：

查看类文件的字节码（javap 命令）：

HelloWorld.java 编译过程：

HelloWorld.java ---> 词法分析 ---> token 集合 ---> 语法分析 ---> 语法树/抽象语法树 ---> 语义分析 ---> 注解抽象语法树 ---> 字节码生成 ---> HelloWorld.class文件

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类文件加载到虚拟机（类加载机制）

1、类使用的生命周期

类从被加载到虚拟机内存中开始直到卸载出内存为止，它的整个生命周期包括 7 个阶段：加载、验证、准备、解析、初始化、使用和卸载。类加载主要是前 5 个阶段。

加载(Load)：查找和导入 class 文件

链接(Link)：包括验证、准备和解析三个阶段。

1. 验证(Verify)：保证被加载类的正确性，包括文件格式验证，元数据验证（是否符合Java语法规范），字节码验证（确保不会危害虚拟机安全），符号引用验证等。

2. 准备(Prepare)：为类的静态变量分配内存，并将其初始化为默认值。

3. 解析(Resolve)：把类中的符号引用转换为直接引用，包括类或接口的解析，变量的解析等。

初始化(Initialize)：是类加载过程的最后一步，对类的静态变量，静态代码块执行初始化操作。

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类加载器以及类加载原则

1、类加载器

启动类加载器（BootStrap ClassLoader）：加载 jdk 的核心类库，启动类加载器 Java 代码获取不到

扩展类加载器（Extension ClassLoader）：加载 jre/lib/ext 目录下的类

应用程序类加载器（App ClassLoader）：加载自定义应用程序类和普通 jar 包

自定义类加载器（Custom ClassLoader）：应用程序可以继承 java.lang.ClassLoader类的方式，重写它的 findClass 方法实现自己的类加载器，以满足一些特殊的要求，比如把自己的代码进行加密以防止反编译。

2、JVM 的类加载时机

1、创建类的实例，也就是new一个对象的时候

2、访问某个类或接口的静态变量，或者对该静态变量赋值的时候

3、调用类的静态方法

4、反射 Class.forName("jvm.HelloWorld")

3、JVM 的类加载机制

全盘负责机制：当一个类加载器负责加载某个类时，该类所依赖和引用的其他类也将由该类加载器负责加载，除非显示使用另外一个类加载器来加载。

双亲委派机制：双亲委派就是如果一个类加载器在接到加载类的请求时，它首先不会自己尝试去加载这个类，而是把 这个请求任务委托给父类加载器去完成，依次递归，如果父类加载器可以完成类的加载就成功返回，只有父类加载器无法完成加载时才自己去加载。双亲委派机制的优势是可以保证 Java 核心类库的类型安全，比如 Java中的 Object 类，它存放在 rt.jar 之中，无论哪一个类加载器要加载这个类，最终都是委派给处于模型最顶端的启动类加载器进行加载，因此 Object 在各种类加载环境中都是同一个类，也就是保证了用户不能自己定义 java.lang.Object 类的情况。

缓存机制：保证所有加载过的类都会被缓存，当程序中需要使用某个类时，类加载器先从缓存区中获取该类，只有当缓存区中不存在该类的对象时，系统才会读取该类对应的二进制数据，并将其转换成类对象，存入缓冲区中。这就是为什么修改了代码后，必须重新启动才会生效的原因。

4、类加载的原则

检查某个类是否已经加载的顺序是自底向上，从Custom ClassLoader 到 BootStrap ClassLoader 逐层检查，只要某个 Classloader 已加载，就视为已加载此类，保证此类只加载一次；类加载的顺序是自顶向下，也就是从上到下，由上层来逐层尝试加载类。

后面将为大家介绍运行时数据区的知识。