虚拟机类加载机制

一、 简述java类加载机制?

虚拟机把描述类的数据从Class文件加载到内存，并对数据进行校验，解析和初始化，最终形成可以被虚拟机直接使用的java类型。

二、 类加载的时机

类从被加载到虚拟机内存中开始，到卸载出内存为止，它的整个生命周期包括：加载、验证、准备、解析、初始化、使用和卸载7个阶段。其中验证、准备、解析3个部分统称为连接。

1. 加载

加载是类加载的第一个过程，在这个阶段，将完成一下三件事情：

• 通过一个类的全限定名获取该类的二进制流。
• 将该二进制流中的静态存储结构转化为方法去运行时数据结构。
• 在内存中生成该类的Class对象，作为该类的数据访问入口。

2. 验证

验证的目的是为了确保Class文件的字节流中的信息不回危害到虚拟机.在该阶段主要完成以下四钟验证:

• 文件格式验证：验证字节流是否符合Class文件的规范，如主次版本号是否在当前虚拟机范围内，常量池中的常量是否有不被支持的类型。
• 元数据验证:对字节码描述的信息进行语义分析，如这个类是否有父类，是否集成了不被继承的类等。
• 字节码验证：是整个验证过程中最复杂的一个阶段，通过验证数据流和控制流的分析，确定程序语义是否正确，主要针对方法体的验证。如：方法中的类型转换是否正确，跳转指令是否正确等。
• 符号引用验证：这个动作在后面的解析过程中发生，主要是为了确保解析动作能正确执行。

3. 准备

准备阶段是为类的静态变量分配内存并将其初始化为默认值，这些内存都将在方法区中进行分配。准备阶段不分配类中的实例变量的内存，实例变量将会在对象实例化时随着对象一起分配在Java堆中。

public static int value=123;//在准备阶段value初始值为0 。在初始化阶段才会变为123 。

4. 解析

该阶段主要完成符号引用到直接引用的转换动作。解析动作并不一定在初始化动作完成之前，也有可能在初始化之后。

5. 初始化

初始化时类加载的最后一步，前面的类加载过程，除了在加载阶段用户应用程序可以通过自定义类加载器参与之外，其余动作完全由虚拟机主导和控制。到了初始化阶段，才真正开始执行类中定义的Java程序代码。
　　虚拟机规范严格规定了有且只有５种情况必须立即对类进行“初始化”：
　　1. 遇到 new 、getstatic、putstatic 或 invokestatic 这4条字节码指令时，如果类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。
　　2. 使用 java.lang.reflect 包的方法对类进行反射调用的时候，如果类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。
　　3. 当初始化一个类的时候，如果发现其父类还没有进行过初始化，则需要先触发其父类的初始化。
　　4. 当虚拟机启动时，用户需要指定一个要执行的主类，虚拟机会先初始化这个主类。
　　5. 当使用JDK 1.7的动态语言支持时，如果一个java.lang.invoke.MethodHandle实例最后的解析结果 REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic的方法句柄，并且这个方法句柄所对应的类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。

三、类加载器双亲委派模型机制

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时，子加载器才会尝试自己去加载。

四、什么是类加载器，类加载器有哪些？

实现通过类的全限定名获取该类的二进制字节流的代码块叫做类加载器。
主要有一下四种类加载器:

• 启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)用来加载java核心类库，无法被java程序直接引用。
• 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。
• 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。
• 用户自定义类加载器，通过继承 java.lang.ClassLoader类的方式实现。