类的加载过程

更新: 1/23/2026 字数: 0 字

1、从磁盘上的 .java 源代码到内存中鲜活的 Object，是一个跨越编译期和运行期的过程。我们可以将其拆解为四个核心阶段

阶段一：编译期（Source to Bytecode）

在项目启动之前，首先要将人类可读的代码转化为 JVM 能理解的指令。

词法/语法分析： javac 编译器检查你的代码是否符合 Java 语法。

符号表填充：记录类名、变量名、方法名。

生成字节码：最终产出 .class 文件。这个文件包含了常量池、方法表、字段表以及最重要的指令流。

阶段二：类加载过程（Loading & Linking）

当你执行 java -jar 启动项目时，JVM 会寻找主类（Main Class）并触发加载。

加载 (Loading) 通过**类加载器（ClassLoader）**将 .class 文件的二进制流读入内存，并在方法区（Method Area/Metaspace）创建对应的 Class 对象。
链接 (Linking) 这个阶段分三步，确保代码能安全运行：

验证 (Verification)：检查字节码是否合法，会不会破坏 JVM 安全（比如有没有越界跳转）。

准备 (Preparation)：为静态变量分配内存并赋初始零值（如 int 设为 0，Object 设为 null）。注意此时还没执行你的赋值逻辑。

解析 (Resolution)：将常量池内的符号引用（比如方法名字符串）替换为直接引用（内存地址指针）。

初始化 (Initialization) 这是你上一条提问中提到的关键环节。JVM 执行 <clinit> 方法，真正开始运行你的静态代码块（static {}）和静态变量赋值逻辑。此处有 JVM 锁保证线程安全。

阶段三：运行时内存布局（Runtime Data Areas）

类加载完成后，JVM 的内存空间已经各就各位，准备为对象分配地盘：

方法区 (Metaspace)：存放类的结构信息（常量池、字段、方法数据）。
堆 (Heap)：绝大多数对象“出生”的地方，也是垃圾回收的主战场。
栈 (Stack)：每个线程私有。每调用一个方法就会压入一个“栈帧”，存放局部变量。
程序计数器 (PC)：记录当前线程执行到哪一行字节码了。

阶段四：创建对象（Object Instantiation）

当代码执行到 new User() 时，真正的“造物”过程开始：

类加载检查： JVM 先看 User 类加载过没有。如果没有，重复阶段二。
分配内存：

根据类信息确定对象大小。

在堆中划出一块空间。

并发安全：使用 TLAB (Thread Local Allocation Buffer)，每个线程先在自己私有的缓冲区分配，避免多线程抢地盘。

初始化零值：将内存空间初始化为零（保证了对象实例变量不赋值也能用，因为有默认值）。
设置对象头：在对象头上打上标记（Mark Word），记录它是哪个类的实例、哈希码、GC 分代年龄、锁状态等。
执行构造方法 (<init>)：按照你的代码逻辑，执行构造函数，进行真正的属性赋值。

总结：从磁盘到内存的链条

磁盘： User.class 文件。
方法区：加载类的“模版”信息。
栈：存放引用（Reference），就像遥控器。
堆：存放真正的对象实例，就像电视机。

举个例子： > 栈里的 User user 只是一个 4 字节或 8 字节的地址，它指向堆中那块巨大的 User 对象内存。

2、简单的 User 类作为示例，然后看它在 JVM 运行时的各个内存区域是如何分布的

java

public class User {
    // 静态变量（类变量）
    public static String group = "Admin"; 
    
    // 实例变量
    private String name;
    private int age;

    public User(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public void sayHello() {
        // 局部变量
        int temp = 10;
        System.out.println("Hello, " + name);
    }
}

// 启动代码
User user = new User("Alice", 25);
user.sayHello();

视觉化布局描述

如果我们用一种更形象的方式来描述 User user = new User("Alice", 25) 这一行代码：

1、在栈（Stack）里：你会看到一个名为 user 的小格子，里面存着一串十六进制数字（例如 0x1234），这就像是一把遥控器。

2、在堆（Heap）里：在地址 0x1234 的位置，躺着一块肥沃的土地。

对象头：标记着它是 User 类，还有它的哈希码、锁状态。
实例数据：这里存着 age = 25。至于 name，它又是一个“子遥控器”，指向堆中另一块存着 "Alice" 字符数组的区域。

3、在元空间（Metaspace）里：这里是 “图纸库”。

它记录了 User 类有哪些方法（sayHello）、哪些字段。

这里的 group 变量就像是一个公共告示牌，所有 User 实例都能看到它写着 "Admin"。

总结

栈是“动作”：负责方法调用和局部变量（快、私有）。

堆是“工厂”：负责生产和存放对象实体（大、共享）。

元空间是“规格”：负责存放类的模版信息（稳、持久）

text

绘制了一张详细的 JVM 内存布局图。这张图展示了执行 User user = new User("Alice", 25); 时，数据是如何在各区域分布并相互连接的;

线程私有区域 (Thread Local)               |             线程共享区域 (Shared)
==========================================    |    ==========================================
                                              |
      【虚拟机栈 Stack】 (线程A)               |            【堆 Heap】 (对象实例)
   +------------------------------+           |    +---------------------------------------+
   |   sayHello() 方法栈帧         |           |    |                                       |
   | +--------------------------+ |           |    |   +-------------------------------+   |
   | | 局部变量表:               | |           |    |   |       User 对象实例 (0x1234)   |   |
   | | [0] this (指向堆0x1234) --|-------------|--->| +---------------------------+   |   |
   | | [1] temp = 10            | |           |    | | [对象头] Mark Word / 类指针  |---|---|--+
   | +--------------------------+ |           |    | +---------------------------+   |   |  |
   +------------------------------+           |    | | [实例数据] age = 25         |   |   |  |
   |   main() 方法栈帧             |           |    | | [实例数据] name (指向"Alice")|---|---|--+
   | +--------------------------+ |           |    | +---------------------------+   |   |  |  |
   | | user变量 (指向堆0x1234)---|-------------|--->|                               |   |  |  |
   | +--------------------------+ |           |    +---------------------------------------+  |
   +------------------------------+           |             |                                 |
                                              |             v                                 |
      【程序计数器 PC】                        |    +---------------------------------------+  |
   +------------------------------+           |    |     String "Alice" (对象/数组)         |  |
   |  当前指令: 0x0021 (sayHello)  |           |    +---------------------------------------+  |
   +------------------------------+           |                                               |
                                              |                                               |
==========================================    |    ==========================================
                                              |
                                              |          【元空间 Metaspace】 (本地内存)
                                              |    +---------------------------------------+
                                              |    |                                       |
                                              |    |   +-------------------------------+   |
                                              |    |   |       User 类元信息 (模版)     |<--+
                                              |    |   +-------------------------------+   |
                                              |    |   | 方法数据 (sayHello代码)        |   |
                                              |    |   | 静态变量: group = "Admin"      |   |
                                              |    |   | 常量池: "Hello, "              |   |
                                              |    |   +-------------------------------+   |
                                              |    |                                       |
                                              |    +---------------------------------------+

类的加载过程 ​

类的加载过程