深入理解Java虚拟学习笔记(五)——虚拟机类加载机制
参考资料：
以下内容均摘自周志明先生的《深入理解Java虚拟机》，仅作为博主个人回忆复习的材料，建议大家在学习过程中，做必要的摘录，形成自己的笔记，以便于后续的温习回忆。与君共勉，共同进步。
- 类从被加载到虚拟机内存到卸载出内存的生命周期包括：
其中加载，验证，准备，初始化和卸载这5个顺序是确定的，类的加载过程必须按照这种顺序按部就班的开始，而解析阶段不一定。某些情况下，可能在初始化阶段之后再开始，为了支持Java语言的运行时绑定（动态绑定或者晚期绑定）。
2. 对于什么情况想开始类加载的的第一个阶段：加载，Java虚拟机规范中并没有强制约束。
虚拟机规范规则严格规定了有且只有5种情况下，必须立即对类进行“初始化”：
- 遇到new，getstatic，invokestatic时。
- 使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用的时候。
- 初始化一个类的时候，发现其父类还没有进行初始化，需要先初始化父类；
- 虚拟机启动的时候，需要指定一个要执行的主类，虚拟机会先初始化这个主类；
- 当使用JDK1.7动态语言支持时。
以上的五种情况是对类的主动引用。
3.对类的被动引用不会触发类的加载：
- 对于静态字段，只有直接定义这个字段的类才会被初始化，因此通过其子类来引用父类中的静态字段，只会触发父类的初始化而不会触发子类的初始化；
- 通过数组定义来引用类，不会触发类的初始化；
- 常量在编译阶段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，比如引用被final修饰的常量；
4.接口的加载过程和类的加载过程有些不同，接口的初始化过程，不要求其父接口全部初始化完成，只有在真正使用到父接口的时候才会初始化。
5.类加载过程的【加载阶段】，虚拟机需要完成以下3件事情：
- 通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流；
- 将这个字节流所代表的静态存储结构转换为方法区中运行时的数据结构；
- 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访问入口。
6.数组算是一个特殊的类，class [LjavaOO.test，它的父类是java.lang.Object。
7.一个非数组类的加载阶段（准确的来说，是加载阶段中获取类的二进制字节流的动作）是开发人员可控性最强的。因为加载阶段既可以使用系统提供的引导类加载器完成，也可以用户自定义的类加载器去完成（重写类加载器的loadClass方法）。
8.数组类本身不通过类加载器创建，它是有Java虚拟机直接创建的。
9.加载完成后，虚拟机外部的二进制字节流按照虚拟机所需的格式存储在方法区之中，然后再内存中实例化一个java.lang.Class类的对象，这个对象HotSpot将它放在了方法区中，作为程序访问方法区中，这些类型数据的外部接口。
10.加载阶段和连接阶段的部分内容（如一部分字节码文件格式的验证动作）是交叉进行的。
11.【验证阶段】的目的是保证Class文件是字节流中，包含的信息符合当前虚拟机的要求，并且不会危害虚拟机自身的安全。包含以下四个阶段：文件格式验证，元数据验证，字节码验证，符号引用验证。
12.Java语言相比于C或者C++来说相对安全，它无法访问到数组边界以外的数据，将一个对象转型为它未实现的类型，跳转到不存在的行之类的事情，是做不到的。因为编译器会拒绝编译。
13.验证阶段是一个非常重要的，但是不一定必要的阶段，如果所运行的全部代码以及被反复验证和使用过，可以使用参数-Xverify：none参数关闭大部分类的验证措施，以缩短虚拟机类加载的时间。
14.【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。这个时候进行内存分配的仅包括类变量（static修饰的变量），而不包括实例变量，实例变量将在对象实例化随对象一起分配在Java堆中。这个的初始值通常情况下是数据类型的零值。但是如果类字段属性表存在ConstantValue属性，那在准备阶段会被初始化为ConstantValue的值。例如：被final修饰的属性。
15.【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。
符号引用：符号引用以一组符号来描述锁引用的目标，符号可以是任何形式的字面量，只要使用时能无歧义地定位到目标即可。
直接引用：直接引用可以是直接指向目标的指针，相对偏移量或是一个能间接定位到目标的句柄。
虚拟机并未规定解析阶段发生的具体时间。
16.对同一个符号引用进行多次解析请求是很常见的事情，除invokedynamic指令之外，虚拟机实现可以对第一次解析的结构进行缓存（在运行时常量池中记录直接引用，并把常量标识为已解析状态）从而避免解析动作重复进行。
17.解析动作主要针对类或者接口，字段，类方法，接口方法，方法类型，方法句柄和调用点限定符7类符号引用进行。
18.【初始化阶段】：真正执行类中定义的Java程序代码（或者说是字节码）。根据程序员通过程序制定的主管计划去初始化类变量和其他资源，或者可以从另外一个角度表达：初始化阶段是执行类构造器
19.
()方法是有意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{}快）中的语句合并产生的。静态语句块只能访问定义在静态语句块之前的变量，定义在它之后的变量，在前的静态语句块可以赋值，但是不能访问。 - 虚拟机会保证在子类的
()方法执行之前，父类的 ()方法以及执行完毕。因此在虚拟机中第一个被执行 ()方法的类一定是java.lang.Object。 - 由于父类的
()方法先执行，也就意味着父类中定义的静态语句块要优先于子类的变量赋值操作。 ()方法对于类或者接口来说并不是必需的，如果一个类中没有静态语句块，也没有对变量的复制操作，那么编译器可以不为这个类生成 ()方法； - 接口中不能使用静态语句块，但是仍然有变量初始化的赋值操作，因此接口和类一样都会生成
()方法。但是接口与类不同的是，执行接口的 ()方法不需要先执行父接口的 ()方法。只有当父接口中定义的变量使用的时候，父接口才会初始化。另外，接口的实现类在初始化时也不会执行接口的 ()方法。 - 虚拟机会保证一个类的
()方法在多线程的环境中被正确地加锁，同步，如果多线程同时去初始化一个类，那么只会有一个线程去执行这个类的 ()方法，其他线程都需要阻塞等待，直到活动线程 ()方法执行完毕。
20.【类加载器】：虚拟机设计团队把类加载阶段中的“通过一个类的全限定名来获取描述此类的二进制字节流”这个动作放到Java虚拟机外部实现，以便于让应用程序自己决定任何去获取所需要的类。实现这个动作的代码模块称为“类加载器”。
21.对于任意一个类，都需要由加载它的类加载器和这个类本身一同确立其在Java虚拟机中的唯一性，每一个类类加载器，都拥有一个独立的类名称空间。
22.比较两个类是否“相等”，只有在这两个类是由同一个类加载器加载的前提下才有意义，否则，及时这两个类来源于同一个Class文件，被同一个虚拟机加载，只要加载他们的类加载器不同，那这两个类就一定不相等。这里的“相等”包括代表类的Class对象的equals()方法，isAssignableFrom()方法，isInstance()方法的返回结果。
23.从虚拟机的角度讲，只存在两种不同的类加载器：一种是启动类加载器（Bootstrap ClassLoader），这个类加载器使用C++语言实现，是虚拟机自身的一部分；另一部分就是所有其他的类加载器，这些类加载器都是由Java语言实现，独立于虚拟机外部，并且全部继承自java.lang.ClassLoader。
24.【双亲委派模型】：
除了顶层的启动类加载器之外，其余的类加载器都应有自己的父类加载器。这里的类加载器之间的父子关系一般不会以继承的关系来实现，而都是以组合的关系来服用父加载器的代码。
25.双亲委派模型的工作过程：如果一个类加载器收到了类加载的请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把这个请求委派给父类加载器去完成，每一个层次的类加载器都是如此，因此所有的加载请求最终都应该传送到顶层的启动类加载器中，只有当父加载器反馈自己无法完成这个加载请求（它的搜索范围中没有找到所需要的类）时，子加载器才会尝试自己加载。
26.双亲委派模型的意义：Java类随着它的加载器一起具备了一种带有优先级的层次关系。无论哪个类加载器要加载这个类最终都会传递到最顶层的启动类加载器，再向下逐层尝试，这就能保证所有相同的类在各种类加载器环境中都是同一个类，若没有类似的向上传递的过程，由各个类加载器自行去加载的话，系统中会出现多个不同的一个名称的类，各种类的行为无法保证一致，体系崩坏。（但是它不是一个强制的设计模式）