JVM—类加载器

类加载

1.类加载的过程

1.loading（加载）
  加载指的是将硬盘上的class文件，通过IO方式读取到内存中。
 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：

• 从本地文件系统加载class文件。
• 从JAR包加载class文件，例如：JDBC的数据库驱动类就放在JAR文件中，JVM可以从JAR文件中直接加载该class文件
• 通过网络加载class文件。
• 把一个Java源文件动态编译，并执行加载。

类加载器通常无须等到“首次使用”该类时才加载类，Java虚拟机规范允许系统预先加载某些类。

2.linking（连接）
连接过程分为三部分：verification（校验）、preparation（准备）、resolution（解析）
  1）校验
    验证阶段用于校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、Java是相对于C++语言是安全的语言，例如它有C++不具有的数组越界的检查。这本身就是对自身安全的一种保护。验证阶段是Java非常重要的一个阶段，它会直接的保证应用是否被恶意入侵的一道重要的防线，越是严谨的验证机制越安全。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，不会危害虚拟机自身安全。其主要包括四中验证，文件格式验证，元数据验证，字节码验证，符号引用验证。
  文件格式验证：
    主要验证字节流是否符合Class文件格式规范，并且能被当前的虚拟机记载处理。例如：主，次版本号是否在当前虚拟机处理的范围之内。常量池中是否有不被支持的常量类型。指向常量的中的索引值是否存在不存在的常量或不符合类型的常量。
  元数据验证：
    对字节码描述的信息进行语义的分析，分析是否符合java的语言语法的规范。
  字节码验证：
    最重要的验证环境，分析数据和控制，确定语义是合法的，符合逻辑的。主要的针对元数据验证后对方法体的验证。保证类方法在运行时不会有危害出现。
  符号引用验证:
    最重要的验证环境，分析数据和控制，确定语义是合法的，符合逻辑的。主要的针对元数据验证后对方法体的验证。保证类方法在运行时不会有危害出现。
  2）准备
    类准备阶段负载为类的静态变量分配内存，并设置默认初始值。
  3）解析
    将类的二进制数据中的符号引用替换成直接引用。说明一下：符号引用是一组符号来描述所引用的目标，符号可以是任何的字面形式的字面量，只要不会出现冲突能够定位到就行。布局和内存无关。直接引用：是指向目标的指针，偏移量或者能够直接定位的句柄。该引用是和内存的布局有关的，并且一定加载进行的。
3.initializing（初始化）
    初始化是为类的平台变量赋予正确的初始值，准备阶段和初始化阶段看似有点矛盾，其实是不矛盾，如果类中有语句：private static int a = 10，它的执行过程是这样的，首先字节码文件被加载到内存后，先进行连接的验证这一步骤，验证通过后准备阶段，给a分配内存，因为变量a是static，所以此时a等于int类型的默认初始值0，即a=0，然后到解析。到初始化这一步骤时，才把a的真正的值10赋给a，此时a=10。

2.类加载的时机

因为JVM是懒加载，并不会在启动的时候把所有的类都加载。那类何时才会被加载？

1. 创建类的实例，也就是new一个对象
2. 访问某个类或接口的静态变量，或者对该类变量赋值
3. 调用类的静态方法
4. 反射（Class.forName(“cn.zl.test”)或者String.class.getClassLoader().loadClass(“cn.zl.ByteCode1”);）
5. 初始化一个类的子类（首先初始化子类的父类）
6. JVM启动时标明的启动类，即文件名和类名相同的那个类

ps: final类的静态变量，如果在编译的时候就可以确定值。java编译器会在编译时直接把这个变量出现的地方替换成它的值。因此即使程序在使用该静态变量，也不会导致该类的初始化。反之，如果final类的静态Filed的值不能再编译时确定下来，则必须等到运行时才可以确定该变量的值，如果通过该类来访问它的静态变量，则会导致该了初始化。

3.类加载器种类

类加载器，大致分为四种：Bootstrap，extensions，app，自定义。

1. (Bootstrap class loader): 它是用来加载java的核心类。由C++代码实现。例如：rt.jar。获取后打印对象为null。
   

2. (extensions class loader)：扩展类加载器，它负载JRE的扩展目录。由java语言实现。父类加载器为Bootstrap。
   

3. (app class loader):应用类加载器，它负责加载classpath下的类文件。父加载器是extensions。
   

4. （custom class loader） 自定义加载器，既然是自定义，那负载加载我们自己指定路径下的类文件。父加载器是app。

4.类加载器的范围

四种类加载器的范围，肯定是不一样的。我们从Launcher这个类可以找到不同类加载的路径。

根据代码我们可以知道，bootstrap类加载器的路径是从System.getProperty(“sun.boot.class.path”);获取的。ext类加载器的路径是从System.getProperty(“java.ext.dirs”);获取的。app类加载器的路径是从System.getProperty(“java.class.path”);获取的。

1. (Bootstrap class loader):加载的范围：…/jre/lib 和 …/jre/class。两个路径下。
   
2. (extensions class loader)：加载范围：针对jre来说，是ext目录下。针对操作系统来说，每个操作系统都不一样，所以多出来的目录肯定是不一样的。
   
3. (app class loader)：加载范围：主要是加载我们程序的classpath。