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上一篇文章聊聊面试常问的问题：Java 类加载机制 （二）， 我们聊到了类加载过程中的加载阶段，今天我们继续接着聊，一起看看验证做了哪些事情吧！

验证

验证是连接阶段的第一步，这一阶段的目的是确保 Class 文件的字节流中包含的信息符合《Java虚拟机规范》，保证这些信息被当作代码运行后不会危害虚拟机自身的安全。

Java虚拟机如果不检查输入的字节流，对其完全信任的话，很可能会因为载入了有错误或有恶意企图的字节码流而导致整个系统受攻击甚至崩溃，所以验证字节码是Java虚拟机保护自身的一项必要措施。

从整体上看，验证阶段大致上会完成下面四个阶段的检验动作:文件格式验证、元数据验证、字节 码验证和符号引用验证。

文件格式验证

第一阶段要验证字节流是否符合 Class 文件格式的规范，并且能被当前版本的虚拟机处理。主要有：

• 是否以魔数 0xCAFEBABE 开头
• 主、次版本号是否在当前Java虚拟机接受范围之内
• 常量池的常量中是否有不被支持的常量类型(检查常量tag标志)
• 指向常量的各种索引值中是否有指向不存在的常量或不符合类型的常量
• CONSTANT_Utf8_info型的常量中是否有不符合UTF-8编码的数据
• Class文件中各个部分及文件本身是否有被删除的或附加的其他信息
• ......

该验证阶段的主要目的是保证输入的字节流能正确地解析并存储于方法区之内，格式上符合描述一个Java类型信息的要求。这阶段的验证是基于二进制字节流进行的，只有通过了这个阶段的验证之后，这段字节流才被允许进入Java虚拟机内存的方法区中进行存储，所以后面的三个验证阶段 全部是基于方法区的存储结构上进行的，不会再直接读取、操作字节流了。

元数据验证

第二阶段是对字节码描述的信息进行语义分析。主要有:

• 这个类是否有父类(除了java.lang.Object之外，所有的类都应当有父类)
• 这个类的父类是否继承了不允许被继承的类(被final修饰的类)
• 如果这个类不是抽象类，是否实现了其父类或接口之中要求实现的所有方法
• 类中的字段、方法是否与父类产生矛盾(例如覆盖了父类的final字段，或者出现不符合规则的方 法重载，例如方法参数都一致，但返回值类型却不同等)
• ......

第二阶段的主要目的是对类的元数据信息进行语义校验，保证不存在非法的元数据信息。

字节码验证

第三阶段是整个验证过程中最复杂的一个阶段，主要目的是通过数据流分析和控制流分析，确定程序语义是合法的、符合逻辑的。

在第二阶段对元数据信息中的数据类型校验完毕以后，这阶段就要对类的方法体(Class文件中的Code属性)进行校验分析，保证被校验类的方法在运行时不会做出危害虚拟机安全的行为，例如:

• 保证任意时刻操作数栈的数据类型与指令代码序列都能配合工作，例如不会出现类似于“在操作 栈放置了一个int类型的数据，使用时却按long类型来加载入本地变量表中”这样的情况。
• 保证任何跳转指令都不会跳转到方法体以外的字节码指令上。
• 保证方法体中的类型转换总是有效的，例如可以把一个子类对象赋值给父类数据类型，这是安全 的，但是把父类对象赋值给子类数据类型，甚至把对象赋值给与它毫无继承关系、完全不相干的一个数据类型，则是危险和不合法的。

符号引用验证

最后一个阶段的校验行为发生在虚拟机将符号引用转化为直接引用的时候，这个转化动作将在连接的第三阶段——解析阶段中发生。符号引用验证可以看作是对类自身以外(常量池中的各种符号引用)的各类信息进行匹配性校验，通俗来说就是，该类是否缺少或者被禁止访问它依赖的某些外部类、方法、字段等资源。本阶段通常需要校验下列内容:

• 符号引用中通过字符串描述的全限定名是否能找到对应的类。
• 在指定类中是否存在符合方法的字段描述符及简单名称所描述的方法和字段。
• 符号引用中的类、字段、方法的可访问性(private、protected、public、)是否可被当前类访问。
• ......

符号引用验证的主要目的是确保解析行为能正常执行，如果无法通过符号引用验证，Java虚拟机 将会抛出一个 java.lang.IncompatibleClassChangeError 的子类异常，典型的如: java.lang.IllegalAccessError、java.lang.NoSuchFieldError、java.lang.NoSuchM ethodError等。

验证阶段对于虚拟机的类加载机制来说，是一个非常重要的、但却不是必须要执行的阶段，因为验证阶段只有通过或者不通过的差别，只要通过了验证，其后就对程序运行期没有任何影响了。