验证阶段(Verification)
当类加载到系统后,就开始链接操作,验证是链接操作的第一步。
它的目的是保证加载的字节码是合法的、合理并符合规范
验证的步骤比较复杂,实际要验证的项目也很繁多,大体上Java虚拟机需要做以下检查,如图所示。
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整体说明:
验证的内容则涵盖了类数据信息的格式验证、语义检查、字节码验证,以及符号引用验证等。
- 其中
格式验证会和加载阶段一起执行。
验证通过之后,类加载器才会成功将类的二进制数据信息加载到方法区中。 格式验证之外的验证操作将会在方法区中进行。
具体说明
1、格式验证:是否以魔数0xCAFEBABE开头,主版本和副版本号是否在当前Java虚拟机的支持范围内,数据中每一个项是否都拥有正确的长度等。
2、Java虚拟机会进行字节码的语义检查
,但凡在语义上不符合规范的,虚拟机也不会给予验证通过。比如:
- 是否所有的类都有父类的存在(在Java里,除了Object外,其他类都应该有父类)
- 是否一些被定义为final的方法或者类被重写或继承了
- 非抽象类是否实现了所有抽象方法或者接口方法
- 是否存在不兼容的方法(比如方法的签名除了返回值不同,其他都一样,这种方法会让虚拟机无从下手调度;abstract情况下的方法,就不能是final的了)
3、Java虚拟机还会进行字节码验证
,字节码验证也是验证过程中最为复杂的一个过程
。它试图通过对字节码流的分析,判断字节码是否可以被正确地执行。比如:
- 在字节码的执行过程中,是否会跳转到一条不存在的指令
- 函数的调用是否传递了正确类型的参数
- 变量的赋值是不是给了正确的数据类型等
栈映射帧(StackMapTable)就是这个阶段,用于检测在特定的字节码处,其局部变量表和操作数栈是否有着正确的数据类型。但遗憾的是,100%准确地判断一段字节码是否可以被安全执行是无法实现的,因此,该过程只是尽可能地检查出可以预知的明显的问题。如果在这个阶段无法通过检查,虚拟机也不会正确装载这个类。但是,如果通过了这个阶段的检查,也不能说明这个类是完全没有问题的。
在前面3次检查中,已经排除了文件格式错误、语义错误以及字节码的不正确性。但是依然不能确保类是没有问题的。
4、校验器还将进行符号引用的验证
。Class文件在其常量池会通过字符串记录自己将要使用的其他类或者方法。因此,在验证阶段,虚拟机就会检查这些类或者方法确实是存在的
,并且当前类有权限访问这些记录,如果一个需要使用类无法在系统中找到,则会抛出NoClassDefFoundError,如果一个方法无法被找到,则会抛出NoSuchMethodError。
此阶段在解析环节才会执行。
梦想很模糊,去追,它会渐变清晰。青春励志,奋斗下去别放弃。
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