Java类加载机制详解-优快云博客

类加载的生命周期

类从被加载到虚拟机内存中开始，到卸载出内存为止，它的整个生命周期包括：加载、验证、准备、解析、初始化、使用和卸载7个阶段，其中验证、准备、解析3个部分称为连接

加载、验证、准备、解析、初始化、卸载执行顺序

加载、验证、准备、初始化和卸载这5个阶段的顺序是确定的，而解析不确定，有时在初始化之后执行

初始化5种情况

1）遇到new、getstatic、putstatic或invokestatic这4个指令时，如果类没有进行初始化，则需要先触发其初始化

2）使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用的时候，如果类没有进行初始化，则需要先触发其初始化

3）当初始化一个类的时候，如果发现其父类还没有进行过初始化，则需要先触发其父类的初始化（接口是在使用父接口时才会初始化）

4）当虚拟机启动时，用户需要制定一个要执行的主类（包括main()方法的那个类），虚拟机会先初始化这个主类

5）当使用jdk1.7动态语言支持时，如果一个java.lang.invoke.MethodHandle实例最后的解析结果REF_getstatic、REF_putstatic、REF_invokeStatic的方法句柄，并且这个方法句柄所对应的类没有进行初始化，则需要先出触发其初始化

加载

获取类的二进制字节流，将这个字节所代表的静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构，并且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

确保Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求，并且不会危害虚拟机自身的安全（非必要，可以使用-Xverify:none关闭大部分类验证措施）

文件格式验证（是否有魔数、主次版本、常量是否支持等等）、元数据验证（字节码描述的信息进行语义分析，以保证其描述的信息符合Java语言过饭，如是否有父类、是否继承不被允许的类等等）、字节码验证（通过数据流和控制流分析，确认程序语义是合法的、符合逻辑的）、符号引用验证（对类自身以外的信息（常量池中的各种符号引用）进行匹配性校检）

准备

为类变量（不包括实例变量）分配内存并设置变量初始值阶段（一般情况下：如public static int value=123; 初始值为0，初始化阶段，putstatic指令被编译后，赋值为123；

特殊：public static final int value=123; value初始值为123）

解析

将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程

初始化

开始执行类中定义的JAVA程序代码（字节码）

类加载器的定义：

类加载阶段中的“通过一个类的全限定名来获取描述此类的二进制字节流”这个动作放到Java虚拟机外部去实现，以便让应用程序自己决定如何去获取所需要的类。实现这个动作的代码模块成为“类加载器”

双亲委派模型

如图展示的类加载器之间的层次关系，称为类加载器的双亲委派模型。双亲委派模型要求除了顶层的启动器加载器外，其余的类加载器都应当有自己的父类加载器。这里类加载器之间的斧子关系一般不会以继承的关系来实现，而是都使用组合关系来复用父加载器的代码。不是强制性的约束模型，而是Java设计者推荐的一种类加载实现方式。

双亲委派模型工作过程是：如果一个类加载器收到了类加载类加载的请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把这个请求委派给父类加载器去完成，每一个层次的类加载器都是如此，因此所有的加载请求最终都应该传送到顶层的启动类加载器中，只有当父加载器反馈自己无法完成这个请求（它的搜索范围中没有找到所需额类）时，子加载器才会尝试自己去加载。

双亲委派模型对于Java程序的稳定运作很重要，但它的实现确非常简单，实现双亲委派的代码都集中在java.lang.ClassLoader的loadClass()的方法中：先检查是否已经被加载过，若没有加载则调用父加载器的

loadClass()方法，若父加载器为空则默认使用启动类加载器作为父加载器。如果父类加载失败，抛出ClassNotFoundException异常后，再调用自己的findClass()方法进行加载。


protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
    throws ClassNotFoundException
{
    synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
        // First, check if the class has already been loaded  首先，检查请求的类是否已经被加载过了
        Class<?> c = findLoadedClass(name);
        if (c == null) {
            long t0 = System.nanoTime();
            try {
                if (parent != null) {
                    c = parent.loadClass(name, false);
                } else {
                    c = findBootstrapClassOrNull(name);
                }
            } catch (ClassNotFoundException e) {
                // ClassNotFoundException thrown if class not found
                // from the non-null parent class loader
            }

            if (c == null) {
                // If still not found, then invoke findClass in order
                // to find the class.
                long t1 = System.nanoTime();
                c = findClass(name);

                // this is the defining class loader; record the stats
                sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
                sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
                sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
            }
        }
        if (resolve) {
            resolveClass(c);
        }
        return c;
    }
}