Java类加载机制

什么是类加载

        类加载：就是将类的class文件读入内存，并创建一个Java.lang.class对象。类在运行期第一次使用时，首先会被类加载器动态加载至JVM。类的加载过程又分为了五个阶段：加载、验证、准备、解析、初始化。为了方便记忆可以编为一个口诀：家(加载)宴(验证)准备(准备)了西(解析)式(初始化)菜。

类的生命周期被分为了七个阶段：加载、验证、准备、解析、初始化、使用、限载

         接下来我们就具体介绍一下类加载的过程

加载

        “加载”是类加载的第一个阶段，在加载过程中主要完成了以下三件事：

1. 通过反射获取定义该类的二进制字节流
2. 将该字节流静态储存结构转换为原空间运行时储存结构
3. 在内存中生成一个Class对象代表元空间该类各类数据的访问入口

验证

        该步骤是验证类或接口的Class文件中的中的二进制，确保二进制中的信息符合虚拟机规范要求，并且不会危害到虚拟机的自身安全。

准备

        准备阶段是为类变量分配元空间内存并设置默认初始值，类变量指的是static修饰的变量。注：如果类变量是常量，那么不会定义默认初始值，而是直接初始化为表达式定义的值。

例：

public static int value=100；//初始值为0

public static final int value=100；//初始值为100

 解析

        解析阶段是将常量池的符号引用替换为直接引用的过程。为了支持Java的动态绑定解析的过程在有些情况下可以在初始化阶段之后执行。

初始化

        初始化是类加载的最后一步，在初始化阶段开始执行Java代码。初始化阶段是虚拟机执行类构造器<clinit>()的阶段,在这个阶段要对类变量再一次赋表达式定义的值。

类加载的时机

        在介绍完类加载的过程之后，我们对类加载的过程有了一个初步的了解，那么类究竟是什么时候加载的呢？要触发什么样的机制才会加载类呢？

主动引用

虚拟机规定在五种情况下必须进行类加载：

• 当出现new、getstatic、putstatic、invokestatic这些指令时会进行类加载 

new指令：程序创建一个类的实例对象时

getstatic指令：当程序访问类的静态变量时

putstatic指令：当程序给静态变量赋值时

invokestatic指令：当程序调用静态方法时

注：程序访问类的静态常量不会触发类加载机制

• 当通过反射机制的Class.forName("...")或newInstance()等方法时触发类加载
• 当虚拟机启动时，该类中包含main()方法时触发类加载
• 在JDK8中，当接口中的实习类调用了接口的默认方法，如果这个实现类要发生类加载首先会触发接口的类加载

除了以上五种触发类加载的引用类其他引用类都不会触发类加载，被称为被动引用

被动引用

常见被动引用

• 当子类引用父类的静态字段时，不会触发子类的类加载机制
• 当通过数组来定义引用类时，不会触发该类的类加载机制
• 引用常量不会造成定义常量的类加载，因为常量储存在常量池，本质上没有直接引用到定义常量的类

类加载器分类

        类加载器分为：启动类加载器、扩展类加载器。应用程序类加载器

双亲委派模型

        应用程序是由通常是由三种类加载器互相配合，从而实现类加载，除此之外还可以加入自己定义的类加载器。类加载器之间的层次关系，被称为双亲委派模型。该模型要求除了顶层的启动类加载器外，其它的类加载器都要有自己的父类加载器。父子关系是组合关系而不是继承关系。

工作机制：一个类加载器首先将类加载请求转发到父类加载器，只有当父类加载器无法完成时才尝试自己加载。
作用：

• 使得基础类得到统一，避免冲突
• 实现热加载，比如Spring Boot DevTools