Jvm 类加载机制解析，一起来了解神秘的类加载机制吧

当程序主动使用某个类时，如果该类还未被加载到内存中，系统会通过 加载，连接，初始化，这三个步骤对类进行初始化，如果没有意外，JVM 将会连续完成这三个步骤，所以有时也称为类初始化。

虽然我们并无序过分关心类加载机制，但是 基本 工作机制我们还是要知道的，这样对我们来说也能更好的去理解。先用一张思维导图来概括类加载机制。不过需要注意的是，jdk1.9对类加载器进行了改变，并废除了一些方法，本篇博客并没有对 jdk1.9进行概述。

类加载 (划重点)

类加载指的是将类的 class 文件读入内存，并为之创建一个 Java.lang.class 对象，也就是说，当程序中使用任何类时，系统都会为之创建 一个 java.lang.Class 对象。
类的加载由加载器完成，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，还可以通过继承 ClassLoader 基类来创建自己的类加载器。一般有如下几种类加载来源：

• 从本地文件系统加载class 文件
• 从jar包记载 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。

类加载器通常无序等到 首次使用该类时才加载，Java 虚拟机允许系统预加载某些类。
当 JVM 启动时(也就是你点击运行程序之后)，会形成有三个类 加载器组成的初始类加载器层次结构：

1. Bootstrop ClassLoader ,被称为引导(也成为原始或根) 类加载器。他负责加载 Java的核心类。 我们一般使用的 Math,String,System类就是由此加载。
2. Extension Classloader ,被称为扩展类加载器，他负责加载 jre 的扩展目录中 jar 包的类。通过这种方式，我们就可以为 java 扩展核心类 以外的新功能。
3. System Classloader,系统(也称应用) 类加载器，该加载器继承自扩展类加载器，主要功能是加载我们在日常编译器（idea，eclipse等）里面编写的类，这些类的加载，都是由该类加载器完成的。程序可以通过 ClassLoader 的静态方法 getSysemClassLoader() 获取系统类加载器。如果没有特别指定，则用户自定义的类加载器都以类加载器作为父加载器。

类加载机制主要有以下三种

• 全盘负责：当一个类加载器加载某个 Clas时，该Class 所依赖和引用的其他 Class 也将于该类加载器负责载入，除非显示的使用另一个类加载器来载入。
• 双亲委派： 当一个类加载器收到了类加载请求，它会先让父类加载器试图加载该类，只有在父类加载器无法加载该类时才尝试从自己的类路径加载该类，如果直至引用程序类加载器还没有发现该类同名的类，则会抛出异常。举个简单例子，你可以自定义一个 java.lang.Math类，但你永远永不了该类，因为该类存于 java 核心类，会由引导加载器去加载，所以不论你怎么调用，它加载的永远是 java 核心类库的 Math类。
• 缓存机制： 缓存机制会保证所有加载过的 Class 都会被缓存，当程序中使用某个Class时，类加载器首先从缓存区寻找 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。这也就是为什么修改了 Class之后，必须重新运行程序才会生效的原因。
  但需要注意，类加载器之间并不是继承上的父子关系，而是类加载器实例之间的关系。

连接

当类被加载之后，系统为之生成一个对应的 Class 文件，接着将会进入连续阶段，链接阶段负责把 类的二进制数据合并到 jre中，类链接又分为如下3个阶段。

1. 验证： 验证阶段同于检验被加载的类是否有正确的内部结构，就是检查符不符合Java语言规范，并和其他类协调一致。
2. 准备：类准备阶段则负责为类的类变量分配内存，并设置默认初始值。
   • 八种基本类型默认的初始值为0
   • 引用类型默认的初始值是 null
   • 有 static final 修饰的会直接赋值，例如 static final a=10,则默认就是10
3. 解析：将类的二进制数据中的符号引用替换成直接引用。就是jvm 会把所有的类或接口名，字段名，方法名转换为具体的内存地址。

初始化

虚拟机负责对类进行初始化，主要就是对类 变量 进行初始化，有如下两种初始化方式：

• 声明类变量时初始化
• 使用静态初始化为类变量指定初始值

一般初始化一个类包含如下几个步骤：

1. 假如这个类没有被加载和连接，则程序先加载并连接该类。
2. 假如该类的直接父类还没有被初始化，则先初始化其直接父类。
3. 假如该类中有初始化语句，则系统一次执行这些初始化语句。

一个类什么时候会被初始化呢？

• 创建类的实例。为某个类创建实例的方法会包括：使用new 操作符来创建实例，通过反射来创建实例，通过反序列化的方式来创建实例。

• 调用某个类的类方法(静态方法)。

• 访问某个类或接口的类变量，或为该类变量赋值。

• 使用反射方式来强制创建某个类或接口对应的 java.lang.Class 对象。

• Class.forName("Person") 
  //如果系统还未初始化 一个 类，则这行代码将会导致该类被初始化，并返回该 类对应的 java.lang.Class对象。
  

• 初始化某个类的子类。当初始化某个类的子类时，盖子类的所有父类就会被初始化。

• 直接使用 java.exe 命令来运行某个主类。当运行某个主类时，程序会先初始化该主类。

• 不过也需要注意以下几种情形：

  • 对于一个 final 型的变量，如果该类变量的值在编译时就可以确定下来，那么这个类变量相当于 “宏变量” 。java 编译器会在编译时直接把这个类变量出现的地方替换成它的值，因此即使程序使用该静态类变量，也不会导致该类的初始化。

  • public class MyClass {
    
        //使用静态初始化块打印的语句
        static {
            System.out.println("123");
        }
        //声明变量a时指定初始值
        static final int a = 5;
    }
     class Demo{
         public static void main(String[] args) {
             //并不会初始化Myclass
             System.out.println(MyClass.a);
         }    
    }
    

    反之，如果final修饰的类变量的值不能在编译时确定下来，则必须等到运行时才可以确定该类变量的值，通过该类来访问它的类变量，则会导致该类被初始化。

    public class MyClass {
        static {
            System.out.println("静态方法块");
        }
        //运行时才可以确定的变量，就算加了final也不行
        static  final String com=System.currentTimeMillis()+"";
    }
    class Demo{
        public static void main(String[] args) {
            System.out.println(  MyClass.com);
        }
    }
    

当某个变量使用了 final 修饰,而且他的值可以在编译时就确定下来，那么程序其他地方使用该变量时，实际上并没有使用该变量的值，而是相当于使用常量。