java jvm編譯檢查文法_java jvm學習筆記三（class檔案檢驗器）

前面的學習我們知道了class檔案被類裝載器所裝載，但是在裝載class檔案之前或之後，class檔案實際上還需要被校驗，這就是今天的學習主題，class檔案校驗器。

class檔案 校驗器，保證class檔案内容有正确的内部結構，java虛拟機的class檔案檢驗器在位元組碼執行之前對檔案進行校驗，而不是在執行中進行校驗

class檔案校驗器要進行四趟獨立的掃描來完成校驗工作

class檔案校驗器分成四趟獨立的掃描來完成校驗。

第一趟

在裝載位元組序列的時候進行，這個是校驗class檔案的結構的合法性，比如你使用windowns下的copy指令去合并一個.class檔案和一個jpg檔案的時候，在裝載這個class檔案的時候jvm會發現這個class檔案被删改過，檔案的長度也不正确，而抛出異常！

是以這次校驗是發生在二進制資料上，

第二趟

掃描發生在方法區中，主要對于，語義，詞法和文法的分析，也就是檢查這個類是否能夠順利的編譯！

第三趟

位元組碼校驗

在這一趟的校驗中涉及兩個比較不好了解的概念，第一個是位元組碼流，第二個是棧幀.

執行位元組碼時，一次執行操作碼，java虛拟機内構成了執行線程，而每個線程會有自己的java棧就是我們說的棧幀。每一個方法都有一個棧幀。

如果學過彙編的人了解這兩個概念會容易一點

位元組碼流=操作碼+操作數，在這裡可以看做彙編裡的僞指令+操作數，因為這裡的操作碼實際上就是給jvm識别的“彙編僞指令”，而操作數的概念和彙編裡的除了資料類型，并沒有多大的差異

重點來看一下棧幀，棧幀其實也很好了解，棧幀裡有局部變量棧和操作數棧，這兩塊記憶體就是放資料的時機不同，操作數棧就是用來存放位元組碼指令執行的中間結果，結果或操作數，而局部變量區，就是用來存局部變量形參等，這個很好了解

這個位元組碼的校驗過程校驗的就是位元組碼流的合法過程，也就是校驗操作數+操作碼的合法性。

而java的class檔案編碼我們之是以稱之為位元組碼，是因為每調條操作指令都隻占一個位元組，除了兩個例外情況，所有的操作碼和他們的操作數按位元組對齊，這使得位元組流在傳輸的時候跟小，更有優勢，這兩個例外是這樣一些操作碼，在操作碼和他們的操作數之間會天上一至三個位元組，以便操作數都按位元組對齊。

下面是一個圖，描述了棧幀的結構

第四趟

符号引用的校驗

由于大部分jvm的實作都是延遲加載或者說動态連結的，延遲加載的意思就是，jvm裝載某個類A時，如果A類裡有引用其他的類B，虛拟機并不會把這個被引用B類也同時裝載入記憶體，而是等到執行到的時候才去裝載。

而這個被引用的B類在引用它的類A中的表現形式主要被登記在了符号表中，而第四趟的這個過程就是當需要用到被引用類B的時候，将被引用類B在引用類A的符号引用名改為記憶體裡的直接引用

是以第四趟發生的時間是不可預料的，而且發生在方法區中。總個這個過程稱之為動态連接配接

可以簡單的劃分為兩步

1.查找被引用的類(有必要的話就加載它)

2.将符号引用替換為直接引用，例如一個指向類、字段或方法的指針,下次再需要用到被引用類的時候直接運用直接引用，不需要再去裝載。

這個過程其實在ClassLoader類中的loadClass中就可以發現它的痕迹。我們先貼出loadClass這個方法實作，然後簡要的做一下分析

protected synchronized Class> loadClass(String name, booleanresolve)throwsClassNotFoundException

{//First, check if the class has already been loaded

Class c =findLoadedClass(name);if (c == null) {try{if (parent != null) {

c= parent.loadClass(name, false);

}else{

c=findBootstrapClass0(name);

}

}catch(ClassNotFoundException e) {//If still not found, then invoke findClass in order//to find the class.

c =findClass(name);

}

}if(resolve) {

resolveClass(c);

}returnc;

}

loadClass有兩個參數，第一個參數是類的全限定名，第二個參數就是我們要說的重點，這個參數為true的時候表示，loadClass方法會執行resolveClass的方法，這個方法就是将類中的符号引用替換為直接引用。最終調用的方法是一個本地方法 resolveClass0。

這裡還有一點需要注意，Class.forName這個靜态的方法我們也常用來加載class檔案的位元組碼，那它和classLoader有什麼差別？

差別就在于是否執行resolveClass這個方法，Class.forName總是承諾将符号連接配接進行連接配接和初始化，而loadClass沒有這樣的承諾。

總結：

第一趟掃描，在類被裝載時進行，校驗class檔案的内部結構，保證能夠被正常安全的編譯

第二趟和第三趟在連接配接的過程中進行，這兩趟基本上是文法校驗，詞法校驗

第四趟是解析符号引用和直接引用時進行的，這次校驗确認被引用的類，字段以及方法确實存在