Java类加载的过程，熟悉Java流程

看类的加载过程前先看知道下JVM，类加载器

一、JVM和类：当我们调用 Java 命令运行某个 Java 程序时，该命令将会启动一条 Java 虚拟机进程，不管该 Java 程序有多么复杂，该程序启动了多少个线程，它们都处于该 Java 虚拟机进程里。同一个 JVM 的所有线程、所有变量都处于同一个进程里，它们都使用该 JVM 进程的内存区。

二、类加载器：类加载器就是寻找类或接口字节码文件进行解析并构造JVM内部对象表示的组件，在java中类装载器把一个类装入JVM，经过以下步骤：

1、加载：查找和导入Class文件

2、链接：其中解析步骤是可以选择的 （a）检查：检查载入的class文件数据的正确性 （b）准备：给类的静态变量分配存储空间 （c）解析：将符号引用转成直接引用

3、初始化：对静态变量，静态代码块执行初始化工作

 

一、类的加载过程

当Java程序需要使用某个类时，如果该类还未被加载到内存中，JVM会通过加载、连接(验证、准备和解析)、初始化三个步骤来对该类进行初始化。类的加载是指把类的.class文件中的数据读入到内存中，通常是创建一个字节数组读入.class文件，然后产生与所加载类对应的Class对象。加载完成后，Class对象还不完整，所以此时的类还不可用。当类被加载后就进入连接阶段，这一阶段包括验证、准备(为静态变量分配内存并设置默认的初始值)和解析(将符号引用替换为直接引用)三个步骤。最后JVM对类进行初始化，包括：

1)如果类存在直接的父类并且这个类还没有被初始化，那么就先初始化父类;

2)如果类中存在初始化语句，就依次执行这些初始化语句,像static代码块，init方法等。

二、类初始化的时机

在类和接口被加载和连接的时机上, Java虚拟机规范给实现提供了一定的灵活性 。但是它严格地定义了初始化的时机 。所有的Java虚拟机实现必须在每个类或接口首次主动使用时初始化 。下面这几种情形必须立即对类进行“初始化”：

1) 遇到 new、 getstatic、 putstatic或invokestatic这4条字节码指令时,如果类没有进行过初始化, 则需要先触发其初始化, 生成这4条指令的最常见的Java代码场景是:

a、使用 new关键字实例化对象的时候

b、读取或设置一个类的静态字段的时候(即在字节码中,执行getstalic或putstatic指令时),被final修饰、已在编译期把结果放入常量池的静态字段除外

c、调用一个类的静态方法的时候(即在字节码中执行invokestatic指令时)。
2 ) 当调用Java API中的某些反射方法时, 比如类Class中的方法或者java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用的时候, 如果类没有进行过初始化 , 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。

4) 当虚拟机启动时, 用户需要指定一个要执行的主类(包合 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的动态语言支持时，如果一个java.lang.invoke.MethodHandle实例最后的解析结果是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过初始化，则需要先触发其初始化。

对于这五种会触发类进行初始化的场景, 虚拟机规范中使用了一个很强烈的限定语:“有且只有 '', 这5种场景中的行为称为对一个类进行主动引用 。 除此之外，所有引用类的方式都不会触发初始化, 称为被动引用。

三、类的加载

加载是类加载过程的一个阶段，这两个概念一定不要混淆。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定义此类的二进制字节流。

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 ) 将类的class文件读入内存，并为之创建一个java.lang.Class对象，也就是说当程序中使用任何类时，系统都会为之建立一个java.lang.Class对象, 作为方法区这个类的各种数据的访问入口。

通过使用不同的类加载器，可以从不同来源加载类的二进制数据，通常有如下几种来源：

1) 从本地文件系统加载class文件；
2) 从一个ZIP、 JAR、 CAB或者其他某种归档文件中提取Java class文件，JDBC编程时使用到的数据库驱动就是放在JAR文件中，JVM可以直接从JAR包中加载class文件；
3)通过网络加载class文件，这种场景最典型的应用就是 Applet；
4)把一个java源文件动态编译、并执行加载
5)运行时计算生成, 这种场景使用得最多的就是动态代理接术, 在 java.lang.reflect.Proxy中 , 就是用了ProxyGenerator.generateProxyClass来为特定接口生成形式为“*$Proxy”的代理类的二进制字节流。

四、类的连接

当类被加载后，系统为之生成一个对应的Class对象，接着会进入连接阶段，连接阶段将会负责把类的二进制文件合并到JRE中。类连接分为如下三个阶段：

     验证：验证阶段用于检验被加载的类是否有正确的内部结构，并和其他类协调一致；
     准备：准备阶段则负责为类的静态属性分配内存，并设置默认初始值，这里的初始化是基本变量的初始化如int=0，boolean=false；
     解析：将类的二进制数据中的符号引用替换成直接引用（符号引用是用一组符号描述所引用的目标；直接引用是指向目标的指针）
 

五、验证

验证是连接阶段的第一步, 这一阶段的目的是为了确保 Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求, 井且不会危害虚拟机自身的安全。Java语言本身是相对安全的语言，但前面已经说过, Class文件并不一定要求用 Java源码编译而来, 可以使用任何途径, 包括用十六进制编译器直接编写来产生 Class 文件。在字节码的语言层面上, 上述 Java代码无法做到的事情都是可以实现的, 至少语义上是可以表达出来的。虚拟机如果不检査输入的字节流,对其完全信任的话, 很可能会因为载入了有害的字节流而导致系统崩溃 , 所以验证是虚拟机对自身保护的一项重要工作。从整体上看，验证阶段会完成下面四个阶段的检验过程: 文件格式验证、 元数据验证、 字节码验证、符号引用验证。其中包括文件格式验证、元数据验证、字节码验证、符号引用验证

六、准备

准备阶段是正式为类变量分配内存并设置类变量初始值的阶段，这些变量所使用的内存都将在方法区中进行分配 。这个阶段中有两个容易产生混淆的概念需要强调一下, 首先，这时候进行内存分配的仅包括类变量(被static修饰的变量)，而不包括实例变量,实例变量将会在对象实例化时随着对象一起分配在 Java 堆中 。 其次，这里所说的初始值“通常情况”下是数据类型的零值。
 

七、解析

解析阶段是虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程。

八、类的初始化

初始化阶段是类加载过程的最后一步 , 前面的几个阶段, 除了在加载阶段用户应用程序可以通过自定 义类加载器參与之外, 其余动作完全由虚拟机主导和控制。到了初始化阶段, 才真正开始执行类中定义的 Java程序代码。从代码角度，初始化阶段是执行类构造器<clinit>()方法的过程。

JVM初始化一个类一般包括如下几个步骤：

1. 假如这个类还没有被加载和连接，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

当执行第二步时，系统对直接父类的初始化也遵循此1、2、3步骤，如果该直接父类又有直接父类，系统再次重复这三步，所以JVM最先初始化的总是java.lang.Object类。

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