jvm类加载机制探讨

一、类加载流程
jvm中类加载流程分为5个部分：加载loading，验证Verification，准备preparation，解析resolution，初始化initialization。

1、加载阶段，这个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入口。可从class文件、Zip报（jar\war等）、运行时计算生成（动态代理）、JSP转换成的对应class文件等。主要完成三件事：
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）将这个字节流锁代表的静态存储结构转化为方法区域运行时数据结构
3）在java堆中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区域数据的访问入口。
2、验证阶段，确保 Class 文件的字节流中包含的信息是否符合当前虚拟机的要求，并
且不会危害虚拟机自身的安全。主要验证：
1）文件格式验证：字节流文件是否符合class文件格式的规范，并且能被当前虚拟机正确的处理；
2）元数据验证：对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语言规范；
3）字节码验证：进行数据流和控制流的分析，保证被校验类的方法在运行时不会危害虚拟机；
4）符号引用验证：发生在虚拟机将符号引用转化为直接引用的时候。
3、准备阶段，正式为类变量分配内存并设置类变量的初始值阶段，即在方法区中分配这些变量所使用的内存空间。
4、解析阶段，虚拟机将常量池中的符号引用替换为直接引用（指针引用）的过程。
1）符号引用
符号引用以一组符号来描述所引用的目标，符号可以是任何形式的字面量，只要使用时能够无歧义的定位到目标即可。例如，在Class文件中它以CONSTANT_Class_info、CONSTANT_Fieldref_info、CONSTANT_Methodref_info等类型的常量出现。符号引用与虚拟机的内存布局无关，引用的目标并不一定加载到内存中。在Java中，一个java类将会编译成一个class文件。在编译时，java类并不知道所引用的类的实际地址，因此只能使用符号引用来代替。比如org.simple.People类引用了org.simple.Language类，在编译时People类并不知道Language类的实际内存地址，因此只能使用符号org.simple.Language（假设是这个，当然实际中是由类似于CONSTANT_Class_info的常量来表示的）来表示Language类的地址。各种虚拟机实现的内存布局可能有所不同，但是它们能接受的符号引用都是一致的，因为符号引用的字面量形式明确定义在Java虚拟机规范的Class文件格式中
2）直接引用：
a.直接指向目标的指针（比如，指向“类型”【Class对象】、类变量、类方法的直接引用可能是指向方法区的指针）
b.相对偏移量（比如，指向实例变量、实例方法的直接引用都是偏移量）
c.一个能间接定位到目标的句柄
直接引用是和虚拟机的布局相关的，同一个符号引用在不同的虚拟机实例上翻译出来的直接引用一般不会相同。如果有了直接引用，那引用的目标必定已经被加载入内存中了。
5、初始化阶段，执行类构造器<clinit>()方法的过程。
1）<clinit>()方法是由编译器自动收集类中的所有类变量的赋值动作和静态语句块（static{}）中的语句合并产生的。
2）<clinit>()方法与类的构造函数不同，不需要显式地调用父类构造器，虚拟机会保证子类的<clinit>()方法执行之前，父类的<clinit>()方法已经执行完毕，因此第一个被执行的<clinit>()方法的类肯定是java.lang.Object。因此，父类中定义的静态语句块要优先于子类的变量赋值操作。
3）虚拟机会保证一个类的<clinit>()方法在多线程环境中被正确地加锁和同步，只会有一个线程执行这个类的<clinit>()方法，其他线程都需要阻塞等待。

二、类 加载器
1、启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）
负责加载 JAVA_HOME\lib 目录中的， 或通过-Xbootclasspath 参数指定路径中的， 且被虚拟机认可（按文件名识别， 如 rt.jar） 的类。
2、扩展类加载器(Extension ClassLoader)
负责加载 JAVA_HOME\lib\ext 目录中的，或通过 java.ext.dirs 系统变量指定路径中的类
库。
3、应用程序类加载器(Application ClassLoader)
负责加载用户路径（classpath）上的类库。
4、
JVM 通过双亲委派模型进行类的加载， 当然我们也可以通过继承 java.lang.ClassLoader
实现自定义的类加载器。

三、类加载机制
类加载机制主要有双亲委派机制、全盘负责委托机制两种。

1、双亲委派机制：先委托父类加载器寻找目标类，层层委托，找不到再从自己路径中寻找。 优势有沙箱安全机制，如自己写一个String.class类是不会被加载的，这样可以防止核心库被随意篡改，避免类重复加载，父加载器加载了，子加载器就不会加载。
2、全盘负责委托机制：当一个classloader加载一个类的时候，除非显式的使用另一个classloader，该类所依赖和引用的类也由这个classloader载入。

欢迎各位大神指正和探讨。