JVM类加载机制

Java 语言的动态特性：

在Java中，类的加载、连接和初始化都是在程序运行期间完成的。在C语言中，编译的时候就要连接包含的头文件。但是Java语言可以在运行时动态决定到底要调用哪个类。多态也是基于此形成的。

类的生命周期：

加载->连接->初始化->使用->卸载。其中连接分为三小步：验证->准备->解析。

类的初始化：

以下情况发生时要对类进行初始化操作：

• 遇到new、getstatic、putstatic、invokestatic这四条字节码指令时，如果类没有进行过初始化，则需要先触发其进行初始化。这四个字节码指令分别对应使用new关键字实例化对象的时候、读取一个静态字段、设置一个静态字段、调用一个类的静态方法。
• 使用反射包java.lang.reflect进行反射调用的时候，如果类没有进行初始化，则需要对类进行初始化。
• 初始化一个类的时候，如果其父类还没有进行初始化，则需要先对其父类进行初始化。
• 虚拟机启动的时候，用户需要指定一个要执行的主类（包含main方法的类），虚拟机会先初始化这个类。

这四种行为被称为对一个类的主动引用，其他的类的引用方式都不会触发其初始化，被称为被动引用。例如：

• 通过子类引用父类中定义的静态字段，不会触发子类的初始化
• 创建数组的时，也不会触发元素类的初始化。数组的创建是由字节码newarray实现。虚拟机会自动生成一个直接继承于Object的子类。这个类中定义了数组的长度length，clone()方法。
• 引用定义在类中的一个常量时不会触发类的初始化。

类的加载：

类加载时需要完成的三件事情：

1. 通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流。
2. 将字节流所代表的静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构。
3. 在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口。

二进制字节流可以从以下途径获取：压缩包（JAR包、EAR包、WAR包），网络（Applet），运行时计算生成（动态代理、反射）等。
Class类：对于HotSpot虚拟机而言，Class类的对象是在 方法区中的，这个对象作为程序访问方法区中的这些类型数据的外部接口。

类的连接：

1. 验证：验证字节码的合法性，对虚拟机自身是否存在危害。字节码并不一定是通过编译得到的，因此有必要对载入的字节码进行合法性验证。
2. 准备：为类变量分配内存并设置为类变量设置零值。为类变量赋值是putstatic指令的结果。
3. 解析：虚拟机将常量池中的符号引用替换为直接引用的过程。

类的初始化：

1. <clinit>()方法：是由编译器自动收集类中的所有变量的赋值动作和静态语句块（static{}块）中的语句合并产生的。静态块中只能访问定义在其前面的变量，可以为其后面的变量赋值，但是不能访问。此方法与类的实例构造方法（<init>()方法）不同，它不需要显示地调用父类构造。因为子类初始化前，父类一定会被初始化。因此在虚拟机中第一个被执行<clinit>()方法的一定是Object类
2. 如果类中没有静态字段，也没有静态块，编译器可以不为这个类生成<clinit>()方法。
3. 执行接口中的<clinit>()方法时，不需要先执行父接口中的<clinit>()方法。只有当父接口中定义的变量使用时，父接口才会初始化。接口的实现类在初始化时也一样不会执行接口的<clinit>()方法。
4. 虚拟机会保证一个类的<clinit>()方法在多线程环境中会被正确的加锁、同步。

类加载器：

作用：通过一个类的全限定名来获取此类的二进制流。
类加载器和类本身共同确立了一个类在Java虚拟机中的唯一性。比较两个类是否相等只有在两个类是由同一个类加载器加载的前提下才有意义。如果类加载器不同，则必然不相等。类是否相等定义为equals()、isAssignableFrom()、isInstance()方法的返回结果，也包括使用instanceof关键字做对象所属关系的判断等。

双亲委派模型：

类加载器的分类：

1. 启动类加载器（Bootstrap Classloader）：是由C++编写的。是虚拟机的一部分。负责加载<JAVA_HORM>\lib目录中的并且能被虚拟机识别的类库到内存中。
2. 扩展类加载器：加载<JAVA_HORM>\lib\ext目录中的。
3. 应用程序类加载器：是ClassLoader中的getSystemClassLoader()方法的返回值，一般称为系统类加载器。负责加载用户类路径（Classpath）中的指定的类库。是程序中默认的类加载器。

双亲委派：类加载器之间的父子关系不是以继承的方式实现，而是以组合的方式来复用父加载器的代码。每次加载时，都会将请求委托给父加载器，当父加载器在自己的搜索范围中没有找到要加载的类时，子加载器才会尝试自己加载。

双亲委派的优点：由于类加载器不同，所以加载类的顺序不同，类之间存在一种优先级的关系。Object类只能由启动类加载器加载，因此会被优先加载。而且不会出现多个不同的Object类。同时也保证了类不会被重复加载。