JVM虚拟机之类加载机制

JVM虚拟机之类加载机制

在本节中，学习的是Class文件如何进入虚拟机。

类从加载到卸载分成七个阶段。加载，验证，准备，解析，初始化，使用，卸载。其中的验证，准备，解析统称为连接。

对类的初始化常常是建立在类或子类被直接使用的情况下，如new，反射调用，子类被使用时，启动类，静态方法的调用。其他情况一律不考虑初始化。

类加载

首先对类进行加载，通过全限定名进行类的二进制字节流获取，之后将字节流的存储结构化成方法区的数据结构，存储在方法区中，生成Class对象，作为以后使用其方法的入口。

对于二进制字节流的获取并不严格，因此可以从各种途径获取，此处不进行介绍。

对于数组的加载比较特殊，因为数组是由虚拟机直接生成的，但数组的元素与普通对象一致，生成过程并无不同。

验证

验证阶段需要保证Class文件符合要求。

1.基本格式验证

例如Magic Number，版本号，是否符合UTF-8编码，文件缺不缺东西之类的、

2.元数据验证

顾名思义，进行语义校验，例如有没有父类，父类是Final类之类的。

3.字节码验证

字节码验证是最复杂的阶段，他需要保证字节指令的正确性，例如，不会随便跳转，不会指令操作错误等，如前文中的StackTable就是用来字节码检验的，它将对字节码的推导转换成了对StackTable的检验，它保证了操作栈与本地变量表在某一块区域开始时处在正确的位置。

4.符号引用验证

保证符号引用是对的，能找到，也能被访问，方法等也都存在。虚拟机参数提供了取消验证的参数。

准备

准备动作是将类中的变量在方法区中分配内存并进行赋值，初值全部为0，由ConstantValue属性表的按照表中数据进行赋值。

解析

通过解析将长长的符号引用变成指针类型的直接引用。对于已经解析的符号引用也提供的缓存标记，在下次可以直接使用，invokedynamic指令的除外，因为是动态的，每次都需要重新解析。

其他类或接口的符号引用解析

先解析其他的类或接口，这时会触发其他类的验证，其他类又会触发其他类，如此反复，一个出现错误全错。如果想要变成对数组的引用，比如int数组，那么按照之前的，对Integer进行验证，之后由虚拟机自己生成一个数组。

字段解析

对于字段，首先查找字段表，找到所属类，对类进行解析，之后根据类中数组，查找有无该字段，返回直接引用，如果没有，之后会找接口，父类，从下到上，全都没有失败结束。

返回之后，如果这个字段你没有访问权限的话也是失败的。抛出异常。

对于类与接口方法的解析其实是差不多的，首先不允许方法所对应的类不同，类方法对应的不允许是接口，接口方法对应的类不允许是类。之后，在本类（接口）与父类（父接口）进行查找。最后进行访问权限检查，接口不需要进行该检查。

类与接口方法解析

两种解析是差不多的。

1.查询方法表中的本类。类方法表中的本类必须是类，不能是接口。接口方法表中的本类必须是接口，不允许是类。

2.查询本类（接口）中是否有该方法。

3.查询父类（父接口）

类要进行访问权限检查。接口并不需要。

初始化

在初始化的时候会根据变量赋值代码与static语句自动生成方法。

clinit方法会自动隐式的调用父类的clinit方法。对于接口与接口的实现类，并不会主动调用父类clinit方法，只有用到的时候才会调用。

对于static语句块只能访问语句块之前的，定义在之后的只能赋值不能访问。

同时，初始化保证了多线程的同步。

-----------类加载器

类加载器用在类加载的部分。是Java的创新。

类加载器的作用在于加载类，确认类的唯一性。

这个唯一性在于，如果不是同一类加载器加载出来的，一定不是同一类，即使Class文件一模一样。

双亲委派模型

类加载器只有两种：Booststrap（启动类加载器），与其他（基于代码实现）。

BoostStrap在HotSpot中采用C++实现，其他虚拟机通过Java代码实现或者JNI调用C语言实现。

对于开发人员细分为三种：

BoostStrap启动类加载器：

仅根据文件名识别指定目录（lib）下的类加载到内存当中，由于是虚拟机内部的，因此无法被直接调用，如果你想让这个类被BoostStrap加载，直接加载请求为null即可。

扩展类加载器

加载lib/ext下的类库。

应用程序类加载器

getSystemClassLoader的返回值，为默认加载器。检索ClassPath路径下的类。

根据双亲委派模型，所有的类加载行为都默认优先由父类进行加载。若要自定义类加载器。需要重写findclass函数。

OSGI：破坏了双亲委派模型。变成了网状模型，优先调用父类，在父类都查询不到的时候会进行同级的类加载器进行，因此不符合双亲委派。

对于加载SPI代码时，也破坏了双亲委派模型，需要线程上下文类加载器进行逆向的使用类加载器。