从JDK源码级别彻底剖析JVM类加载机制

类加载运行全过程

package com.company.jvm;

public class Math {
    public static  final int  initData=666;

    public  static  User  user  =new User();

    public  int compute(){
        int a =1 ;
        int b=2;
        int c= (a+b)*10;
        return  c;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Math math=new Math();
        math.compute();
    }
}

通过Java命令执行代码的大体流程如下：

其中loadClass的类加载过程有如下几步： 

加载>>验证>>准备>>解析>>初始化>>使用>>卸载

• 加载：在硬盘上查找并通过IO读入字节码文件，使用到类时才会加载，例如调用类的main()方法，new对象等等，在加载阶段会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：校验字节码文件的正确性。
• 准备：给类的静态变量分配内存，并赋予默认值。
• 解析：将符号引用替换为直接引用，该阶段会把一些静态方法(符号引用，比如main()方法)替换为指向数据所存内存的指针或句柄等(直接引用)，这是所谓的静态链接过程(类加载期间完成)，动态链接是在程序运行期间完成的将符号引用替换为直接引用（new 对象时）。
• 初始化：对类的静态变量初始化为指定的值，执行静态代码块。

类被加载到方法区中后主要包含运行时常量池、类型信息、字段信息、方法信息、类加载器的引用、对应class实例的引用等信息。
类加载器的引用：这个类到类加载器实例的引用。
对应class实例的引用：类加载器在加载类信息放到方法区中后，会创建一个对应的Class类型的对象实例放到堆(Heap)中,作为开发人员访问方法区中类定义的入口和切入点。
注意，主类在运行过程中如果使用到其它类，会逐步加载这些类。jar包或war包里的类不是一次性全部加载的，是使用到时才加载。

public class TestDynamicLoad {
    static{
        System.out.println("*************loadTestDynamicLoad************");
    }

    public static void main(String[] args) {
        new A();
        System.out.println("*************loadtest************");
        B b=null;//B不会加载，除非这里执行new B()
    }
}

class B {
    static{
        System.out.println("*************loadB************");
    }
    public B(){
        System.out.println("*************initialB************");
    }
}
class A {
    static  {
        System.out.println("*************loadA************");
    }

    public A(){
        System.out.println("*************initialA************");
    }
}

public class TestDynamicLoad {
    static{
        System.out.println("*************loadTestDynamicLoad************");
    }

    public static void main(String[] args) {
        new A();
        System.out.println("*************loadtest************");
        B b=new B();//B不会加载，除非这里执行new B()
    }
}

class B {
    static{
        System.out.println("*************loadB************");
    }
    public B(){
        System.out.println("*************initialB************");
    }
}
class A {
    static  {
        System.out.println("*************loadA************");
    }

    public A(){
        System.out.println("*************initialA************");
    }
}

类加载器和双亲委派机制

上面的类加载过程主要是通过类加载器来实现的，Java里有如下几种类加载器

• 引导类加载器：负责加载支撑JVM运行的位于JRE的lib目录下的核心类库，比如rt.jar、charsets.jar等。
• 扩展类加载器：负责加载支撑JVM运行的位于JRE的lib目录下的ext扩展目录中的JAR类包。
• 应用程序类加载器：负责加载ClassPath路径下的类包，主要就是加载你自己写的那些类。
• 自定义加载器：负责加载用户自定义路径下的类包。

package com.company.jvm.classLoader;

import sun.misc.Launcher;

import java.net.URL;

public class TestJDKClassLoader {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(String.class.getClassLoader());
        System.out.println(com.sun.crypto.provider.DESKeyFactory.class.getClassLoader());
        System.out.println(TestJDKClassLoader.class.getClassLoader());
        System.out.println();
        ClassLoader appClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
        ClassLoader extClassloader = appClassLoader.getParent();
        ClassLoader bootstrapLoader = extClassloader.getParent();
        System.out.println("the bootstrapLoader : " + bootstrapLoader);
        System.out.println("the extClassloader : " + extClassloader);
        System.out.println("the appClassLoader : " + appClassLoader);
        System.out.println();
        System.out.println("bootstrapLoader加载以下文件：");
        URL[] urls = Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs();

        for (int i = 0; i < urls.length; i++) {
            System.out.println(urls[i]);
        }
        System.out.println();
        System.out.println("extClassloader加载以下文件：");
        System.out.println(System.getProperty("java.ext.dirs"));
        System.out.println();
        System.out.println("appClassLoader加载以下文件：");