JVM学习笔记（三）——虚拟机类加载机制

在介绍完class文件格式后，我们来看下虚拟机是如何把一个由class文件描述的类加载到内存中的。具体来说java中类的加载涉及7个阶段：加载、校验、准备、解析、初始化、使用、卸载。

1.加载时机

并不是所有的类在程序启动时即被加载，为提升效率，虚拟机通常秉承的是按需加载的原则，即需要使用到相应的类时才加载对应的类。具体包括如下几个加载时机：

遇到new、getstatic、putstatic、invokestatic这4条指令时，如果对应的类没有被加载，虚拟机会首先加载对应的类。这4条指令对应的场景是：
- 创建一个实例对象
- 访问一个类的静态变量（注意：不包括被final修饰，在编译时已被放入常量池的变量）
- 执行一个类的静态方法
使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用时，如果相应类未被加载，则虚拟机会加载该类
初始化子类时如果其父类尚未被加载，虚拟机会先加载其父类
虚拟机启动时，包含main方法的类会被加载
使用JDK 1.7动态语言支持时，某些场景会触发类加载

加载是整个类加载的一个过程，具体来说加载阶段一共做了三项工作：

3.验证

验证阶段的目的就是保证Class文件的字节流中包含的信息都符合当前虚拟机的要求，不会危害虚拟机本身的安全。具体来说验证阶段的工作主要分为以下几部分：

3.1 文件格式验证

3.2 元数据验证

3.3 字节码验证

字节码验证是整个验证过程中最为复杂的一步，主要的目的是通过分析数据流和控制流，确定语义是合法的、符合逻辑的，例如：

3.4 符号引用验证

4 准备

正式为类变量分配内存并设置其初始值，这些变量所使用的内存都将在方法区进行分配。

5 解析

解析是虚拟机将class文件中常量池中的符号引用解析为直接应用的过程。

解析过程主要涉及以下几个步骤：

6 初始化

初始化就是执行类构造器方法()的过程，()方法是由编译器自动收集的所有类变量的赋值动作以及静态语块合并生成的。

7 类加载器

上述的类加载过程都是由java虚拟机的类加载器完成的。对于任意一个类，都需要有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，每一个类加载器都拥有一个独立的类命名空间。事实上Java程序在运行时存在不止一种类加载器，绝大部分Java程序都会使用到以下三种类加载器：

如果有需要，开发人员还可以加入自定义的类加载器。既然存在如此多的类加载器，那么当一个类需要加载时，具体是由那个类进行加载呢？由于所有的类加载器都遵守“双亲委派模型”，所以虚拟机在运行期间可以保证一个类只会被加载一次。

这里写图片描述

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，它会把这个请求交给自己的父类加载器去完成，父类加载器也会继续上自己的父类加载器发送请求，依次类推。如果父类已经加载过该类，则当前加载器会直接返回已加载的类，只有当父类没有加载过该类时，当前类加载器才会真正去加载该类。