类加载机制

什么是类的加载

    类的加载指的是1)将类的.class文件中的二进制数据读入到内存中;

                           2)将其放在运行时数据区的方法区内;

                          3)然后在堆区创建一个 java.lang.Class对象，用来封装类在方法区内的数据结构。

        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。

类的加载

      其中类加载的过程包括了加载、验证、准备、解析、初始化五个阶段。在这五个阶段中，加载、验证、准备和初始化这四个阶段发生的顺序是确定的，而解析阶段则不一定，它在某些情况下可以在初始化阶段之后开始，这是为了支持Java语言的运行时绑定（也成为动态绑定或晚期绑定）。另外注意这里的几个阶段是按顺序开始，而不是按顺序进行或完成，因为这些阶段通常都是互相交叉地混合进行的，通常在一个阶段执行的过程中调用或激活另一个阶段。

       加载
       查找并加载类的二进制数据加载时类加载过程的第一个阶段，在加载阶段，虚拟机需要完成以下三件事情： 
       1)通过一个类的全限定名来获取其定义的二进制字节流。
       2)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。

       3)在Java堆中生成一个代表这个类的 java.lang.Class对象，作为对方法区中这些数据的访问入口。

       连接

       验证：确保被加载的类的正确性;

       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

      初始化
      初始化，为类的静态变量赋予正确的初始值，JVM负责对类进行初始化，主要对类变量进行初始化。在Java中对类变量进行初始值设定有两种方式：
     ①声明类变量是指定初始值
     ②使用静态代码块为类变量指定初始值
     JVM初始化步骤
    1、假如这个类还没有被加载和连接，则程序先加载并连接该类
    2、假如该类的直接父类还没有被初始化，则先初始化其直接父类
    3、假如类中有初始化语句，则系统依次执行这些初始化语句

     类初始化时机

     只有当对类的主动使用的时候才会导致类的初始化，类的主动使用包括以下六种:

     1)创建类的实例，也就是new的方式

     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（如 Class.forName(“com.shengsiyuan.Test”)）
     5)初始化某个类的子类，则其父类也会被初始化
     6)Java虚拟机启动时被标明为启动类的类（ JavaTest），直接使用 java.exe命令来运行某个主类
加载.class文件的方式

• 从本地系统中直接加载

• 通过网络下载.class文件

• 从zip，jar等归档文件中加载.class文件

• 从专有数据库中提取.class文件

• 将Java源文件动态编译为.class文件

JVM类加载机制

    全盘负责，当一个类加载器负责加载某个Class时，该Class所依赖的和引用的其他Class也将由该类加载器负责载入，除非显示使用另外一个类加载器来载入
    父类委托，先让父类加载器试图加载该类，只有在父类加载器无法加载该类时才尝试从自己的类路径中加载该类

    缓存机制，缓存机制将会保证所有加载过的Class都会被缓存，当程序中需要使用某个Class时，类加载器先从缓存区寻找该Class，只有缓存区不存在，系统才会读取该类对应的二进制数据，并将其转换成Class对象，存入缓存区。这就是为什么修改了Class后，必须重启JVM，程序的修改才会生效

类加载有三种方式：
     1、命令行启动应用时候由JVM初始化加载
     2、通过Class.forName()方法动态加载

     3、通过ClassLoader.loadClass()方法动态加载

Class.forName()和ClassLoader.loadClass()区别
        Class.forName()：将类的.class文件加载到jvm中之外，还会对类进行解释，执行类中的static块；
        ClassLoader.loadClass()：只干一件事情，就是将.class文件加载到jvm中，不会执行static中的内容,只有在newInstance才会去执行static块。

        Class.forName(name,initialize,loader)带参函数也可控制是否加载static块。并且只有调用了newInstance()方法采用调用构造函数，创建类的对象 。

双亲委派模型的工作流程

      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加载该类。

双亲委派机制
     1、当 AppClassLoader加载一个class时，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把类加载请求委派给父类加载器ExtClassLoader去完成。
    2、当 ExtClassLoader加载一个class时，它首先也不会自己去尝试加载这个类，而是把类加载请求委派给BootStrapClassLoader```去完成。
      3、如果 BootStrapClassLoader加载失败（例如在 $JAVA_HOME/jre/lib里未查找到该class），会使用 ExtClassLoader来尝试加载；

      4、若ExtClassLoader也加载失败，则会使用 AppClassLoader来加载，如果 AppClassLoader也加载失败，则会报出异常 ClassNotFoundException。

双亲委派模型意义
       系统类防止内存中出现多份同样的字节码
       保证Java程序安全稳定运行