Java类加载机制详解-优快云博客

1.类的加载过程

JVM将类加载过程分为三个步骤：装载（Load），链接（Link）和初始化(Initialize)链接又分为三个步骤，如下图所示：

1) 装载：查找并加载类的二进制数据；

2)链接：

验证：确保被加载类的正确性；

准备：为类的静态变量分配内存，并将其初始化为默认值；

解析：把类中的符号引用转换为直接引用；

3)初始化：为类的静态变量赋予正确的初始值；

那为什么我要有验证这一步骤呢？首先如果由编译器生成的class文件，它肯定是符合JVM字节码格式的，但是万一有高手自己写一个class文件，让JVM加载并运行，用于恶意用途，就不妙了，因此这个class文件要先过验证这一关，不符合的话不会让它继续执行的，也是为了安全考虑吧。

准备阶段和初始化阶段看似有点矛盾，其实是不矛盾的，如果类中有语句：private static int a = 10，它的执行过程是这样的，首先字节码文件被加载到内存后，先进行链接的验证这一步骤，验证通过后准备阶段，给a分配内存，因为变量a是static的，所以此时a等于int类型的默认初始值0，即a=0,然后到解析（后面在说），到初始化这一步骤时，才把a的真正的值10赋给a,此时a=10。

2. 类的初始化

类什么时候才被初始化：

1）创建类的实例，也就是new一个对象

2）访问某个类或接口的静态变量，或者对该静态变量赋值

3）调用类的静态方法

4）反射（Class.forName(“com.lyj.load”)）

5）初始化一个类的子类（会首先初始化子类的父类）

6）JVM启动时标明的启动类，即文件名和类名相同的那个类

只有这6中情况才会导致类的类的初始化。

类的初始化步骤：

1）如果这个类还没有被加载和链接，那先进行加载和链接

2）假如这个类存在直接父类，并且这个类还没有被初始化（注意：在一个类加载器中，类只能初始化一次），那就初始化直接的父类（不适用于接口）

3)加入类中存在初始化语句（如static变量和static块），那就依次执行这些初始化语句。

3.类的加载

类的加载指的是将类的.class文件中的二进制数据读入到内存中，将其放在运行时数据区的方法区内，然后在堆区创建一个这个类的java.lang.Class对象，用来封装类在方法区类的对象。看下面2图

类的加载的最终产品是位于堆区中的Class对象
Class对象封装了类在方法区内的数据结构，并且向Java程序员提供了访问方法区内的数据结构的接口

加载类的方式有以下几种：

1）从本地系统直接加载

2）通过网络下载.class文件

3）从zip，jar等归档文件中加载.class文件

4）从专有数据库中提取.class文件

5）将Java源文件动态编译为.class文件（服务器）

4.加载器

来自http://blog.youkuaiyun.com/cutesource/article/details/5904501

JVM的类加载是通过ClassLoader及其子类来完成的，类的层次关系和加载顺序可以由下图来描述：

1）Bootstrap ClassLoader

负责加载$JAVA_HOME中jre/lib/rt.jar里所有的class，由C++实现，不是ClassLoader子类

2）Extension ClassLoader

负责加载java平台中扩展功能的一些jar包，包括$JAVA_HOME中jre/lib/*.jar或-Djava.ext.dirs指定目录下的jar包

3）App ClassLoader

负责记载classpath中指定的jar包及目录中class

4）Custom ClassLoader

属于应用程序根据自身需要自定义的ClassLoader，如tomcat、jboss都会根据j2ee规范自行实现ClassLoader

加载过程中会先检查类是否被已加载，检查顺序是自底向上，从Custom ClassLoader到BootStrap ClassLoader逐层检查，只要某个classloader已加载就视为已加载此类，保证此类只所有ClassLoader加载一次。而加载的顺序是自顶向下，也就是由上层来逐层尝试加载此类。

二、类加载器
通过上述的了解，我们已经知道了类加载机制的大概流程及各个部分的功能。其中
加载部分的功能是将类的class文件读入内存，并为之创建一个java.lang.Class对
象。这部分功能就是由类加载器来实现的。

1.类加载器分类：
不同的类加载器负责加载不同的类。主要分为两类。
启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）：由C++语言实现（针对HotSpot）,负
责将存放在\lib目录或-Xbootclasspath参数指定的路径中的类库加载到内存中，即
负责加载Java的核心类。
其他类加载器：由Java语言实现，继承自抽象类ClassLoader。如：
扩展类加载器（Extension ClassLoader）：负责加载\lib\ext目录或java.ext.dirs系
统变量指定的路径中的所有类库，即负责加载Java扩展的核心类之外的类。
应用程序类加载器（Application ClassLoader）：负责加载用户类路径
（classpath）上的指定类库，我们可以直接使用这个类加载器，通过
ClassLoader.getSystemClassLoader()方法直接获取。一般情况，如果我们没有自
定义类加载器默认就是用这个加载器。
以上2大类，3小类类加载器基本上负责了所有Java类的加载。下面我们来具体了解
上述几个类加载器实现类加载过程时相互配合协作的流程。

2.双亲委派模型

双亲委派模型的工作流程是：如果一个类加载器收到了类加载的请求，它首先不会
自己去尝试加载这个类，而是把请求委托给父加载器去完成，依次向上，因此，所
有的类加载请求最终都应该被传递到顶层的启动类加载器中，只有当父加载器在它
的搜索范围中没有找到所需的类时，即无法完成该加载，子加载器才会尝试自己去
Java类加载机制及类加载器详解加载该类。这样的好处是不同层次的类加载器具有不同
优先级，比如所有Java对象的超级父类java.lang.Object，位于rt.jar，无论哪个类加
载器加载该类，最终都是由启动类加载器进行加载，保证安全。即使用户自己编写
一个java.lang.Object类并放入程序中，虽能正常编译，但不会被加载运行，保证不
会出现混乱。
这里写图片描述

3.双亲委派模型的代码实现

ClassLoader中loadClass方法实现了双亲委派模型

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
throws ClassNotFoundException
{
    synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
        //检查该类是否已经加载过
        Class c = findLoadedClass(name);
        if (c == null) {
            //如果该类没有加载，则进入该分支
            long t0 = System.nanoTime();
            try {
                if (parent != null) {
                //当父类的加载器不为空，则通过父类的loadClass来加载
                Java类加载机制及类加载器详解
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                该类
                c = parent.loadClass(name, false);
            } else {
                //当父类的加载器为空，则调用启动类加载器来加载该类
                c = findBootstrapClassOrNull(name);
            }
            } catch (ClassNotFoundException e) {
                //非空父类的类加载器无法找到相应的类，则抛出异常
            }
            if (c == null) {
                //当父类加载器无法加载时，则调用findClass方法来加载该类
                long t1 = System.nanoTime();
                c = findClass(name); //用户可通过覆写该方法，来自定义
                类加载器
                //用于统计类加载器相关的信息
                sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().a
                ddTime(t1 - t0);
                sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElaps
                edTimeFrom(t1);
                sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment(
                );
            }
        }
        if (resolve) {
            //对类进行link操作
            resolveClass(c);
        }
    return c;
    }
}
 
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