JVM（Java SE 11版本）加載類和接口

本文介紹了Java虛拟機（Java SE 11版本）加載類和接口。

加載類和接口

加載是指查找具有特定名稱的類或接口類型的二進制形式的過程。典型的做法是，查找事先由Java編譯器從源代碼計算而來二進制表示，但也可能是通過動态計算。

二進制形式最終會構造成一個Class對象。

加載的精确語義在Java Java Machine Specification，Java SE 11 Edition的第5章中給出。在這裡，我們從Java程式設計語言的角度概述了該過程。

類或接口的二進制格式通常是上面引用的Java虛拟機規範Java SE 11版中描述的類檔案格式，但隻要滿足第13.1節中規定的要求，其他格式也是可能的。

類ClassLoader的方法defineClass可用于從類檔案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總是傳回相同的類對象。

• 如果類加載器L1将類C的加載委托給另一個加載器L2，那麼對于作為直接超類或C的直接超接口出現的任何類型T，或作為C中的字段類型，或作為類型方法的正式參數或

  C中的構造函數，或者作為C，L1和L2中方法的傳回類型應該傳回相同的Class對象。

惡意類加載器可能違反這些性質。但是，它不能破壞類型系統的安全性，因為Java虛拟機可以防範這種情況。

有關這些問題的進一步讨論，請參閱Java虛拟機規範，Java SE 11版和Java虛拟機中的動态類加載，作者：Sheng Liang和Gilad Bracha，作為ACO SIGPLAN釋出的OOPSLA '98會議錄。通告，第33卷，第10期，1998年10月，第36-44頁。Java程式設計語言設計的基本原則是運作時類型系統不能被用Java程式設計語言編寫的代碼破壞，即使是這樣的實作也是如此。否則敏感的系統類如ClassLoader和SecurityManager。

加載過程

加載過程由類ClassLoader及其子類實作。

ClassLoader的不同子類可以實作不同的加載政策。特别地，類加載器可以緩存類和接口的二進制表示，基于預期的使用來預取它們，或者将一組相關的類加載在一起。

例如，如果找不到新編譯的類，因為舊版本由類加載器緩存，這些活動可能對正在運作的應用程式不完全透明。但是，類加載器的責任是僅在程式中可能出現的情況下反映加載錯誤，而無需預取或組加載。

如果在類加載期間發生錯誤，那麼将在程式中（直接或間接）使用該類型的任何點抛出類LinkichError的以下子類之一的執行個體：

• ClassCircularityError：無法加載類或接口，因為它将是自己的超類或超接口（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資料格式錯誤。
• NoClassDefFoundError：相關類加載器無法找到所請求的類或接口的定義。

因為加載涉及新資料結構的配置設定，是以它可能會因OutOfMemoryError而失敗。

參考引用

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