JVM类的加载

类加载的过程：

加载、验证、准备、解析、初始化、使用、卸载，其中加载、验证、准备、初始化按顺序开始，但不需要等前一阶段完成后才开始，解析状态可以发生在初始化前也可以发生在初始化后。当类完成加载、验证、准备、解析后，才可以真正的被JVM执行。

 

以下的类变量均指静态变量

 

加载：

jvm创建对象前，会先检查类是否加载，寻找类对应的class对象，若加载好，则不会再去加载

过程：通过类的路径将类的字节码以二进制的形式读入到JVM的内存中，JVM按字节码规范（相当于字典，用于翻译二进制数据）将其解析成对应的数据结构，JVM并未定义解析后的数据结构的规范，所以不同的虚拟机解析同一个class文件后的数据结构可能不一样，这些数据结构保存在JVM的方法区，在解析完后，JVM会在堆中生成一个java.lang.Class对象，作为访问方法区中对应数据结构的钥匙。

类加载器的分类：

类加载器用于实现类的加载，对于任何一个类，都需要由它的加载器和类本身一同确定其在JVM中的唯一性，只要这两者不完全相同，则代表两个不同的类。

类加载器的双亲委派模型

每一层上面的加载器叫做父加载器，该模型的工作过程：

当一个类加载器接收到类加载请求时，首先会将请求传递给父类加载器，最终传递到启动类加载器，若父加载器在它的搜索范围（下面会介绍各个加载器的搜索范围）内未找到所需的类时，子加载器才会尝试加载，（若加载器发现该类已经加载过了，则不会在加载）。

 

启动类加载器：负责加载存放在JDK\jre\lib下或是Xbootclasspath参数指定的路径中能被JVM识别的类（不会加载不识别的类），无法在java程序中引用该加载器。

扩展类加载器：负责加载存放在JDK\jre\lib\ext下或是由java.ext.dirs系统变量指定的路径中的所有类库，可被java程序引用。

应用程序加载器：负责加载用户指定的类路径classpath上的类，可被java代码引用，如果没有定义自定义加载器，则该加载器默认为自定义加载器。

自定义类加载器：由程序员自己实现的类加载器。

 

在应用程序中主动加载类的两种方法：

一种是Class类的forName静态方法

 

public static Class<?> forName(String className) throws ClassNotFoundException   
//允许指定是否初始化，并且指定类加器器  
public static Class<?> forName(String name, boolean initialize, ClassLoader loader) throws ClassNotFoundException   

另一种是ClassLoader中的loadClass方法

 

protected synchronized Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)throws ClassNotFoundException //第二个参数表示是否在转载完后进行连接（解析）        
public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException  

forName（String className）会将类进行初始化，而loadClass（String name）则不会。

 

 

验证

主要用于保证加载的字节码符合java语言的规范，并且不会给虚拟机带来危害。比如验证这个类是不是符合字节码的格式、变量与方法是不是有重复、数据类型是不是有效、继承与实现是否合乎标准等等。按照验证的内容不同又可以细分为4个阶段：

1、文件格式的验证（这一步与加载过程交叉进行）：

验证字节码是否符合Class文件的格式规范，并且能被当前版本的虚拟机处理，目的是保证输入的字节码能被正确解析并存储在方法区，经过该验证后，字节码才会进入到内存的方法区中进行存储。

2、元数据的验证

对类中的各种数据类型进行语法校对。

3、字节码验证

对类中的方法体进行校验分析。

4、符号引用验证（一般与解析阶段交叉进行）

将符号引用转换成直接引用时进行，验证直接引用的内存存储的数据是否是该符号引用所指类的数据。

 

 

准备

该阶段为类变量分配内存并设置类变量的初始值，这些内存在方法区中分配。

注意：分配内存的是指static修饰的成员域，此时设置的是数据类型默认的零值，而不是java代码中显示赋予的值，如果是static和final修饰的成员域，则会在此时赋予java代码中的值。

 

 

解析

将常量池中的符号引用解析为直接引用，解析可以发生在初始化前，也可以发生在初始化后，JVM会自己判断，同一个符号引用多次解析是有可能的，因此，java虚拟机在解析完符号引用后，会在常量池中缓存已经解析的符号引用的直接引用，同时标记符号引用已经被解析，解析动作主要针对类或接口、字段、类方法、接口方法，分别对应常量池中的CONSTANT_Class_info、CONSTANT_Fielderef_info、CONSTANT_Metho

 

对类或接口的解析：判断所要转换成的直接引用是数组类型还是普通对象类型的引用

字段解析：在继承体系中，若要访问子类的成员域，先在子类中查找是否有对应的成员域，接着查找所有直接间接父接口，最后查找所有直接间接父类

类方法的解析：对类方法的解析与对字段的解析类似，只是判断顺序为先类后接口

接口方法的解析：先查找本接口，后查找所有直接间接父接口，例如：用接口指针指向实现接口的类的实例对象，接着访问接口的方法

 

 

初始化

在该阶段会执行在java程序中定义的类成员域的初始值，该阶段会执行<clinit>方法，该方法从上之下扫描java代码，收集具有初始值的类变量和静态代码块，依次初始化或执行，与实例构造器（构造函数）不同，它不需要显示调用父类构造器，JVM保证执行本类的<clinit>方法时，父类的<clinit>方法已经执行完毕，如果一个类没有具有初始值的类成员域，则JVM不会为这个类生成<clinit>方法，在多线程中，如果同时有多个线程初始化一个类，那么只有一个线程会执行这个类的<clinit>方法，其余线程处于拥塞状态，所以当一个类的<clinit>方法耗时较长时，将会导致其余线程的拥塞时间变长。

 

初始化的条件：

1、通过new关键字实例化对象、读取或设置类的静态变量、调用类的静态方法

2、通过反射方式执行上述方法（关于反射指令，我的理解是动态多态性，接下来会整理一篇相应的博客）

3、初始化子类时，会触发父类的初始化

4、作为程序运行的主类（即含main的类）

初始化的过程：
1、如果一个类具有父类，则先执行父类的初始化。

2、若该类含有<clinit>方法，则执行

接口（interface）的初始化并不要求先初始化它的父接口。

 

 

在对象实例化时，会给对象的所有属性分配内存，并将其初始值设定为数据零值，接着执行构造函数，赋予构造函数指定的值，如果构造函数没有指定某个属性的值，则该属性值为数据零值，对于用final修饰的变量，如果在编译期间可以确定其值（例如final int x=2），则会在所有使用到改值得地方将其替换为对应得值（所有使用类的x变量的地方都会被替换为2）