JVM（Java SE 11版本）加載類和接口

本文介紹了Java虛擬機（Java SE 11版本）加載類和接口。

加載類和接口

加載是指查找具備特定名稱的類或接口類型的二進制形式的過程。典型的作法是，查找事先由Java編譯器從源代碼計算而來二進制表示，但也多是經過動態計算。 二進制形式最終會構形成一個Class對象。

加載的精確語義在Java Java Machine Specification，Java SE 11 Edition的第5章中給出。在這裏，咱們從Java編程語言的角度概述了該過程。

類或接口的二進制格式一般是上面引用的Java虛擬機規範Java SE 11版中描述的類文件格式，但只要知足第13.1節中規定的要求，其餘格式也是可能的。

類ClassLoader的方法defineClass可用於從類文件格式的二進制表示構造Class對象。

表現良好的類加載器維護這些性質：

• 給定相同的名稱，一個好的類加載器應該老是返回相同的類對象。
• 若是類加載器L1將類C的加載委託給另外一個加載器L2，那麼對於做爲直接超類或C的直接超接口出現的任何類型T，或做爲C中的字段類型，或做爲類型方法的正式參數或 C中的構造函數，或者做爲C，L1和L2中方法的返回類型應該返回相同的Class對象。

惡意類加載器可能違反這些性質。可是，它不能破壞類型系統的安全性，由於Java虛擬機能夠防範這種狀況。

有關這些問題的進一步討論，請參閱Java虛擬機規範，Java SE 11版和Java虛擬機中的動態類加載，做者：Sheng Liang和Gilad Bracha，做爲ACO SIGPLAN發佈的OOPSLA '98會議錄。通告，第33卷，第10期，1998年10月，第36-44頁。Java編程語言設計的基本原則是運行時類型系統不能被用Java編程語言編寫的代碼破壞，即便是這樣的實現也是如此。不然敏感的系統類如ClassLoader和SecurityManager。

加載過程

加載過程由類ClassLoader及其子類實現。

ClassLoader的不一樣子類能夠實現不一樣的加載策略。特別地，類加載器能夠緩存類和接口的二進制表示，基於預期的使用來預取它們，或者將一組相關的類加載在一塊兒。 例如，若是找不到新編譯的類，由於舊版本由類加載器緩存，這些活動可能對正在運行的應用程序不徹底透明。可是，類加載器的責任是僅在程序中可能出現的狀況下反映加載錯誤，而無需預取或組加載。

若是在類加載期間發生錯誤，那麼將在程序中（直接或間接）使用該類型的任何點拋出類LinkichError的如下子類之一的實例：

• ClassCircularityError：沒法加載類或接口，由於它將是本身的超類或超接口（第8.1.4節，第9.1.3節，第13.4.4節）。
• ClassFormatError：聲稱指定所請求的編譯類或接口的二進制數據格式錯誤。
• NoClassDefFoundError：相關類加載器沒法找到所請求的類或接口的定義。

由於加載涉及新數據結構的分配，因此它可能會因OutOfMemoryError而失敗。

參考引用

• 原文同步至：https://waylau.com/jvm-loading-of-classes-and-interfaces/
• Java 虛擬機規範（第11版）》：https://github.com/waylau/java-virtual-machine-specification