类加载器深入剖析

类加载器深入剖析

java虚拟机与程序的生命周期

在如下几种情况下，Java虚拟机将结束生命周期

执行了System.exit()方法
程序正常执行结束
程序在执行过程中遇到了异常或错误而异常终止
由于操作系统出现错误而导致Java虚拟机进程

类加载器连接和初始化

加载：查找并加载类的二进制数据

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：为类的静态变量赋予正确的初始值


Java程序对类的使用方式可分为两种:
    主动使用
    被动使用
所有的Java虚拟机实现必须在每个类或接 口被Java程序“首次主动使用”时才初始化他们

主动使用（六种）:
    创建类的实例
    访问某个类或接口的静态变量，或者对该静态 变量赋值
    调用类的静态方法
    反射（如 Class.forName(“com.shengsiyuan.Test”) ）
    初始化一个类的子类
    Java虚拟机启动时被标明为启动类的类（Java Test）
    除了以上六种情况，其他使用Java类的方 
    
    式都被看作是对类的被动使用，都不会导 致类的初始化

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 java.lang.Class对象，用来封装类在方法 区内的数据结构

加载.class文件的方式:

1.从本地系统中直接加载
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

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

有两种类型的类加载器:
1.Java虚拟机自带的加载器
    根类加载器（Bootstrap）
    扩展类加载器（Extension）
    系统类加载器（System）

2.用户自定义的类加载器
    java.lang.ClassLoader的子类
    用户可以定制类的加载方式

类加载器并不需要等到某个类被首次主 动使用时再加载它

JVM规范允许类加载器在预料某个类将要 被使用时就预先加载它，如果在预先加载 的过程中遇到了.class文件缺失或存在错误 ，类加载器必须在程序首次主动使用该类 时才报告错误（LinkageError错误）

如果这个类一直没有被程序主动使用，那 么类加载器就不会报告错误

类的验证

类被加载后，就进入连接阶段。连接就是 将已经读入到内存的类的二进制数据合并 到虚拟机的运行时环境中去。

类的验证的内容

   1. 类文件的结构检查:确保类文件遵从java类文件的固定格式
   2. 语义检查：确保类本身付姐java语言的语法规定，比如验证final类型的类没有子类，以及final类型的方法没有被覆盖
   3. 字节码验证：确保字节码流乐意被java虚拟机安全的执行费。字节码流代表java方法（包括静态方法和实例方法），它是由被称做操作码的单字节指令组成的序列，每一个操作码都跟着一个或多个操作数。字节码验证步骤会检查每个操作码是否合法，即是否有着合法的操作数。
   4. 二进制兼容性的验证：确保相互引用的类之间的协调一致。

类的准备

在准备阶段，java虚拟机为类的静态变量分配内存，并设置默认的初始值。
   

类的解析

在解析阶段，java虚拟机会吧类的二进制数据中的符号引用替换为直接引用。例如在Worler类中的gotoWork（）方法中会引用Car类的run（）方法，那么在Worker类的二进制数据中，包含了一个对Car类的run（）
方法的符号引用，她由run（）方法的全名和相关描述符组成。在解析阶段，java虚拟机会把这个符号引用替换为一个指针，改指针指向Car类的run（）方法在方法去内的内存位置，这个指针就是直接引用

类的初始化

    在初始化阶段，java虚拟机执行类的初始化语句，为类的静态变量赋予初始值。
在程序中，静态变量的初始化有两种途径：（1）在静态连梁的声明出进行初始化：（2）在
静态代码块中进行初始化。静态变量的声明语句以及静态代码块都被看做类的初始化语句，java虚拟机会按照初始化话语句会在类文件中按照先后顺序执行他们

类的初始化步骤

（1）假如这个类还没有被加载和连接，那么就先进行加载和连接。
（2）假如类存在直接的父类，并且这个父类还没有被出书画，那就先初始化直接父类。
（3）假如类中存在初始化语句，那就依次执行这些初始化语句

类初始化话的时机

主动使用（六种）

1. 创建类的实例使用new关键字
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. 初始化一个类的子类
6. Java虚拟机启动时被标明为启动类的类（Java Test）

除了上述六种情形，其他使用Java

初始化一个类并不会初始化她实现的接口

    当java虚拟机初始化一个类时，要求他的所有父类都已经被初始化，但是这条规则并不适合接口。
        （1）在初始化一个类的时候，并不会先初始化她所实现的接口。
        （2）在初始化一个接口时，并不会初始化他的父接口
    因此，一个父接口并不会因为他的子接口或者实现类的初始化而初始化。只有当程序首次使用特定接口的静态变量时，才会导致该接口的初始化
    
   只有当程序访问的静态变量或静态方法确 实在当前类或当前接口中定义时，才可以 认为是对类或接口的主动使用

调用ClassLoader类的loadClass方法加载 一个类，并不是对类的主动使用，不会导 致类的初始化。

类加载器

 类加载器用来把类加载到java虚拟机中的。从jdk1.2开始。类的加载过程采用父亲委托机制，这种机制
    能更好的保证java平台的安全。在此委托机制中，除了java虚拟机自带的根加载器以外，其余的类加载器都有且只有一个父加载器。
    当java 程序请求加载器loader1加载一个Sample类时。loader1首先委托自己的父加载器去加载Sample课，若父加载器能加载器，则有父加载器加载任务，
    否则才有加载器loader1本身加载Sample类。
    
虚拟机自带一下加载器：
1. 根（Bootstrap）类加载器：
2. 扩展（Extension）类加载器
3. 系统（System）类加载器

除了以上的加载器，java提供了抽象类java.lang.ClassLoader。自定义类加载器