JVM类加载机制

1.类加载机制

1.1什么是类的加载

类的加载是将.class文件中的二进制数据读到内存中，并把它放到运行时数据区的方法区中，在堆区创建一个java.lang.Class对象，用来封装类在方法区中的数据结构。

• 类加载的最终产品：class对象
• 类加载时机：jvm预知它要被使用到的时候

1.2类的生命周期

加载

查找并加载类的二进制数据，包括

1. 通过类的全限定名获得该类的二进制字节流数据
2. 将这个字节流代表的静态存储结构转为方法区的运行时数据结构
3. 在堆中生成一个代表这个类的class对象，做外外部访问方法区中数据的入口

验证

确保被加载的class类的字节流符合jvm的要求，大概完成4个阶段的验证动作

1. 文件格式验证
2. 元数据验证
3. 字节码验证
4. 符号引用验证

准备

为类的静态变量分配内存，初始化成默认值，这些在方法区中分配

1. 仅仅对类变量（static）分配内存，不包括实例变量，实例变量在实例化时伴随对象一起分配
2. 这里说的初始值是数据类型默认零值（0、null、false等），不是被显示赋予的值

解析

jvm将常量池内的符号引用替换为直接饮用的过程，针对类、接口、字段、类方法、接口方法、方法类型、方法句柄。

1. 符号引用：以一组符号描述所引用对象，与jvm的内存布局无关。
2. 直接饮用：直接指向目标的指针、相对偏移、句柄，与jvm内存布局相关。

初始化

为类的静态变量赋予正确的初始值，真正开始执行Java程序代码（字节码）。初始化步骤：

1. 如果这个类还没有被加载和连接，先加载连接这个类；
2. 如果这个类的父类还没有被初始化，先初始化父类；
3. 如果类中有初始化语句，系统依次执行。

初始化时机：

1. 创建类的实例，new

2. 访问/赋值 类或接口的静态变量

3. 调用类的静态方法

4. 反射（如Class,forName("com.demo.Test")）

5. 初始化某个类的子类，父类也会被初始化

6. jvm启动时被标明为启动类的类（Java Test），java.exe

结束生命周期

1. 执行System.exit()
2. 程序正常执行结束
3. 程序执行过程中遇到异常或错误而终止
4. 操作系统出现错误导致jvm进程终止

1.3类加载器

有三种类加载器

• 启动类加载器：Bootstrap ClassLoader，不能被Java程序直接引用
• 扩展类加载器：Extension ClassLoader，开发者可以使用
• 应用程序类加载器：Application ClassLoader，负责加载用户类路径指定的类，开发者可以直接使用

1.4类的加载

类的加载有三种模式

1. 命令行启动时由jvm初始化加载
2. 通过Class.forName()动态加载
3. 通过ClassLoader.loadClass()动态加载

Class.forName()和ClassLoader.loadClass()区别
Class.forName()：加载.class文件同事，会对类进行解释，执行static块
ClassLoader.loadClass()：只将.class文件加载到jvm中

1.5 双亲委派模型

工作流程是：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，而是把请求委托给父加载器去完成，依次向上，因此，所有的类加载请求最终都应该被传递到顶层的启动类加载器中，只有当父加载器在它的搜索范围中没有找到所需的类时，即无法完成该加载，子加载器才会尝试自己去加载该类。