【Java】类加载流程

类加载

加载

“加载”是“类加载”（Class Loading）过程中的一个阶段。
在加载阶段，虚拟机完成三件事情：

• 通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流。
• 将这个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。
• 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。

验证

验证是连接阶段的第一步，这一阶段的目的是为了确保Class文件的字节流包含的信息符合当前虚拟机的要求，并且不会危害虚拟机自身的安全。

验证阶段大致会完成4个阶段的检查动作：

• 文件格式验证
  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；
• 元数据验证
  对字节码描述的信息进行语义分析，以保证其描述的信息符合Java语言规范的要求；
• 字节码验证
  整个验证过程中最复杂的一个阶段，主要目的通过数据流和控制流分析，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做完校验后，这个阶段将对类的方法体进行校验分析，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事件。
• 符号引用验证
  发生在虚拟机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个阶段——解析阶段中发生。
  符号引用验证的目的是确保解析动作能正常执行。

准备

准备阶段是正式为类变量分配内存并设置类变量初始值的阶段，这些变量所使用的内存都将在方法区中进行分配。

解析

虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程；

解析阶段中的直接引用和符号引用的关联

符号引用（Symbolic Reference）：符号引用一组符号来描述所引用的目标，符号是任何形式的字面量，只要使用时能无歧义地定位到目标即可。 符号引用与虚拟机实现的内存布局无关，引用的目标并不一定已经加载到内存中。符号引用的字面量形式明确定义在Java虚拟机规范的Class文件格式中。

直接引用（Direct Reference）：直接引用可以是直接指向目标的指针、相对偏移量或是一个能简介定位到目标的句柄。**直接引用是和虚拟机实现的内存布局相关的，同一个符号在不同虚拟机实例上翻译出来的直接引用一般不会相同。**如果有了直接引用，那引用的目标必定已经在内存中存在。

初始化

类加载过程的最后一步；在准备阶段，变量已经赋过一次系统要求的初始值，而在初始化阶段，则根据程序猿通过程序制定的主观计划去初始化类变量和其他资源，或者从另外一个角度表达：初始化阶段是执行类构造器<clinit>()方法的过程。

类加载器

类加载阶段中的“通过一个类的全限定名来获取描述此类的二进制字节流”这个动作放到Java虚拟机外部去实现，以便让应用程序自己决定如何去获取所需要的类。实现这个动作的代码模块成为“类加载器”。

类与类加载器

对于任意一个类，都需要由加载它的类加载器和这个类本身一同确立其在Java虚拟机中的唯一性，每一个类加载器，都拥有一个独立的类名称空间。即：比较两个类是否“相等”，只有在这两个类是由同一个类加载器加载的前提下才有意义，否则，即使这两个类来源于同一个Class文件，被同一个虚拟机加载，只要加载它们的类加载器不同，那这两个类就必定不相等。

双亲委派模式

绝大部分Java程序会使用一下三种系统提供的类加载器：

• 启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）
• 扩展类加载器（Extension ClassLoader）
• 应用程序类加载器（Application ClassLoader）

双亲委派模式工作过程

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，而是把这个请求委派给父类加载器去完成，每一个层次的类加载器都是如此，因此所有的加载请求最终都应该传送到顶层的启动类加载器中，只有当父类加载器反馈自己无法完成这个加载请求（它的搜索范围中没有找到所需的类）时，子加载器才会尝试自己去加载。