Java类加载机制

类加载子系统

1. 类加载子系统分为三个阶段：装载，连接（验证，准备，解析），初始化

装载 ：将class文件读入内存中，并生成这个class文件的Class类对象（由后面将会说 到的类加载器完成这个装载过程）

连接：

验证：验证class文件的正确性安全性等

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：将类中的符号引用转为直接引用（将a.method()这种符号引用转为method 代码的入口地址这种直接引用）（多态在这一步被确定下来，比如Father f = new Son(); 那么f.method()调用的是父类的method还是子类的method 在这一步它就会看f对象到底是Father类还是Son类，这里是Son类，所 以会调用子类的method）

初始化：按先后顺序运行static代码块以及程序中对静态变量的赋值操作，将静态变量 赋值为程序指定的初始值

2. Java中，上面说的所有阶段都是在运行期间完成的而不是编译期（正因为如此，Java的反射机制才能够在运行中动态的创建某个类的对象）

3. 初始化阶段的时机：

仅当对类进行主动使用的时候，才会触发类的初始化阶段的进行。主动使用有：创建类的实例，访问类的静态变量静态方法，反射（Class.forName），主动使用了该类的子类（但主动使用子接口中的静态常量并不会触发父接口的初始化），以及提供给动态语言的支持（暂不管）。除了以上情况，其余都为被动使用，不会触发初始化

对于访问类的静态变量静态方法的进一步解释：

调用Son.father_static_attr不会触发Son类初始化，只会触发Father类初始化

调用System.out.println(Son.final_static_attr)在编译时该代码会被替换为

System.out.println(10)，所以运行时跟Son没有任何关系，但如果final_static_attr=new A()这种需要在运行期才能确定的东西，编译期就没办法替换。

4. 装载和连接的时机：

虚拟机可以在某个类被主动使用之前，就提前把该类加载和连接了，而Java虚拟机规范中并没有明确的规定加载和连接的具体时机，所以不同的虚拟机可以对其有不同的实现。我们可以通过在运行代码使添加-XX:+TraceClassLoading打开类加载器追踪，让其输出类加载的情况。

5. 类加载器：

共有如下四种：

根类加载器（Bootstrap）：该加载器不是由Java实现的。用于加载位于JAVA_HOME/jre/lib下的特定的类

扩展类加载器：纯Java类，它继承自ClassLoader类。用于加载位于JAVA_HOME/jre/lib/ext下的类

系统加载器（App ClassLoader）：纯Java类，它继承自ClassLoader类。用于加载位于classpath环境变量所指定路径下的类

用户自定义加载器：需要继承ClassLoader类

 

 

 

 

双亲（父亲）委派机制：

 

 

根类加载器是扩展类加载器的父加载器，扩展类加载器是应用类加载器的父加载器，应用类加载器默认是我们自己定义的加载器的父加载器。当指定某个类加载器去加载某个类时

，会看该类加载器有没有父加载器，有的话就自己先不去加载，而是委派自己的父加载器去加载，直到根类加载器为止（即从下往上委派）。然后从根类加载器开始从上往下去尝试加载该类，如果根类加载器加载不了（比如该类不是位于JAVA_HOME/jre/lib下的特定的类），则交回给扩展类加载器加载，若它也加载不了，则继续往下传，直到有某个类加载器成功加载，不然则报错。

（注：这里的父子关系并不是Java中的继承关系，而是双亲委派机制中的父子关系）

 

类的装载过程：

 

这里通过Temp去拿到了系统类加载器，然后用系统类加载器去装载类A。loadClass方法（该方法就是双亲委派机制的实现）首先会去看类A是否已经被自己装载过，如果已经被装载过了则直接返回对应的Class对象，否则则去调用父加载器的loadClass方法，父加载器也同样去查看自己是否已装载过该类...直到根类加载器，根类加载器如果已经装载过该类则返回对应的Class类对象，如没有则尝试去装载这个类，如果失败则返回null给扩展类加载器，扩展类加载器则会调用自己的findClass方法，该方法负责将该类的class文件读取进来转为byte[]类型，并且以该byte数组为参数去调用defineClass方法，defineClass方法则会去解析这个byte数组，转化成Class对象返回。那么如果findClass方法没能成功找到或者解析这个class文件，则同样是返回null给下一层加载器，依次类推。最后拿到Class对象或者依旧为空则抛出异常。

如果想要实现自己的类装载器，则去继承ClassLoader类，然后去覆盖findClass和defineClass方法，以自己的方式去读取和解析字节码。

 

双亲委派机制的优点：双亲委派机制自下而上的过程保证了核心类无法被重复加载；自上而下的过程保证了核心类总是优先被高级别的类加载器加载。

（对于由自定义类加载器加载的类，其可以被不同的自定义类加载器重复加载，即在虚拟机中，该类的Class对象可以有多个。这是因为自定义类加载器之间可以不存在父子关系，双亲委派机制无法在它们之间起作用）