JVM（类的加载）

          JVM 类加载机制分为五个部分：加载，验证，准备，解析，初始化

• 1、加载：
  • 把class二进制文件加载到内存后，将类中定义的静态变量、常量、类信息等数据存放到方法区的运行时数据结构，并在堆内存中创建一个代表这个类的Class对象，作为方法区中这个类的数据信息的访问入口。
  • 注意这里不一定非得要从一个 Class 文件获取，这里既可以从 ZIP包中读取（比如从 jar 包和 war 包中读取），也可通过网络加载class文件，或把一个Java源文件动态编译，并执行加载。
  • 类的加载由类加载器完成，类加载器通常由JVM提供，这些类加载器也是前面所有程序运行的基础，JVM提供的这些类加载器通常被称为系统类加载器。除此之外，开发者可以通过继承ClassLoader基类来创建自己的类加载器。
• 2、验证：
  • 验证的目的在于确保Class文件的字节流中包含信息符合当前虚拟机要求，保证被加载类的正确性，不会危害虚拟机自身安全。其主要包括四种验证，文件格式验证，元数据验证，字节码验证，符号引用验证。
• 3、准备：
  • 为类变量(即static修饰的字段变量)分配内存并且设置该类变量的初始值即0(如static int i=5;这里只将i初始化为0，至于5的值将在初始化时赋值)；这里不包含用final修饰的static，因为final在编译的时候就会分配了；注意这里不会为实例变量分配初始化，类变量会分配在方法区中，而实例变量是会随着对象一起分配到Java堆中。
• 4、解析：
  • 将常量池中的符号引用替换为直接引用的过程。符号引用就是一组符号来描述目标，符号引用的字面量形式在Java虚拟机规范的Class文件格式中有明确定义。而直接引用就是直接指向目标的指针、相对偏移量或一个间接定位到目标的句柄。解析动作主要针对类或接口、字段、静态方法、接口方法、方法类型、方法句柄和调用点限定符这几类符号引用进行。
• 5、初始化：
  • 初始化阶段就是执行类构造器方法<clinit>()的过程；
  • 此方法不需要定义，是javac编译器自动收集类中的所有类变量的赋值动作和静态代码块中的语句合并而来；
  • 构造器方法中指令按语句在源文件出现的顺序执行；
  • <clinit>()不同于类的构造器；(构造器是虚拟机视角下的<init>())
  • JVM会保证子类的<clinit>()执行前，父类的<clinit>()已经执行完毕；
  • 虚拟机必须保证一个类的<clinit>()方法在多线程下被同步加锁。
  • 以下几种情况不会执行类初始化：
    • 1. 通过子类引用父类的静态字段，只会触发父类的初始化，而不会触发子类的初始化。
    • 2. 定义对象数组，不会触发该类的初始化。
    • 3. 常量在编译期间会存入调用类的常量池中，本质上并没有直接引用定义常量的类，不会触发定义常量所在的类。
    • 4. 通过类名获取 Class 对象，不会触发类的初始化。
    • 5. 通过 Class.forName 加载指定类时，如果指定参数 initialize 为 false 时，也不会触发类初始化，其实这个参数是告诉虚拟机，是否要对类进行初始化。
    • 6. 通过 ClassLoader 默认的 loadClass 方法，也不会触发初始化动作。

一、类的加载器

        1、启动类加载器（bootstrap class loader）：它用来加载 Java 的核心库，是用原生代码来实现的，并不继承自 java.lang.ClassLoader，没有父加载器。

        2、扩展类加载器（extensions class loader）：它用来加载 Java 的扩展库。Java 虚拟机的实现会提供一个扩展库目录。该类加载器在此目录里面查找并加载 Java 类。父加载器为启动类加载器。

        3、系统类加载器（system class loader）：它根据 Java 应用的类路径（CLASSPATH）来加载 Java 类。一般来说，Java 应用的类都是由它来完成加载的。可以通过 ClassLoader.getSystemClassLoader()来获取它。父加载器为扩展类加载器。

二、JVM的类加载机制主要有如下3种：

• • 全盘负责：所谓全盘负责，就是当一个类加载器负责加载某个Class时，该Class所依赖和引用其他Class也将由该类加载器负责载入，除非显示使用另外一个类加载器来载入。
  • 双亲委派机制：
    • 1、原理：如果一个类加载器收到了类加载请求，它并不会自己先去加载，而是把这个请求委托给父类的加载器去执行，如果父类加载器还存在其父类加载器，则进一步向上委托，依次递归，请求最终将到达顶层的启动类加载器，如果父类加载器可以完成类加载任务，就成功返回，倘若父类加载器无法完成此加载任务，子加载器才会尝试自己去加载。
    • 2、优势：首先Java类随着它的类加载器一起具备了一种带有优先级的层次关系，通过这种层级关可以避免类的重复加载，当父亲已经加载了该类时，就没有必要子ClassLoader再加载一次。其次是考虑到安全因素，java核心api中定义类型不会被随意替换，假设通过网络传递一个名为java.lang.Integer的类，通过双亲委托模式传递到启动类加载器，而启动类加载器在核心Java API发现这个名字的类，发现该类已被加载，并不会重新加载网络传递的过来的java.lang.Integer，而直接返回已加载过的Integer.class，这样便可以防止核心API库被随意篡改。
  • 缓存机制：缓存机制将会保证所有加载过的Class都会被缓存，当程序中需要使用某个Class时，类加载器先从缓存区中搜寻该Class，只有当缓存区中不存在该Class对象时，系统才会读取该类对应的二进制数据，并将其转换成Class对象，存入缓冲区中。这就是为很么修改了Class后，必须重新启动JVM，程序所做的修改才会生效的原因。