【java虚拟机】类加载机制

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、转换解析和初始化（均在程序运行期间完成），最终形成可以被虚拟机直接使用的java类型。

类的生命周期：

加载 -> 验证、准备、解析（合称为连接阶段） -> 初始化 -> 使用 -> 卸载
有时解析可能发生于初始化之后，以支持动态绑定

类加载时机：

类加载时机由java虚拟机自行判断，而类的初始化则有且仅有5种情况下必须发生（而类加载必须发生在这之前）：

1. 遇到new/getstatic/putstatic/invokestatic 这四条字节码指令时，分别代表对象实例化、读取或设置类的静态字段（final修饰字段除外，因为会在编译期直接放入常量池），调用类的静态方法。
   2.对类进行反射调用时，若类没有初始化，则触发初始化
   3.初始化一个类时，其父类未初始化，则先触发其父类的初始化
   4.虚拟机启动时，会先初始化被指定执行的主类（包含main()方法的那个类）
   5.使用JDK1.7的动态语言支持时，如果动态解析出需要调用某个类的静态域，则需要对该类进行初始化。具体描述为如果一个java.lang.invoke.MethodHandle实例最后解析结果REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic的方法句柄，且该句柄所对应的类没有处罚过初始化，则需触发其初始化

类加载的过程：

加载、验证、准备、解析（合称为连接阶段）、初始化

1. 加载：

（1）通过类的全限定名获取到这个类的二进制字节流（类加载器，在虚拟机外部实现）
（2）将这个字节流所代表的的静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构
（3）在内存中生成一个代表这个类的Class对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口
用户可以通过重写类加载器中的loadClass()方法来控制字节流的获取方式
加载阶段完成后，二进制字节流就按照虚拟机所需的格式存储在方法区中（Class对象虽然是对象，却存放在方法区）
连接阶段的开始时间在加载阶段开始时间之后，但是可能在加载阶段未完成时就发生。

2. 验证：

验证为连接阶段的的第一步，确保Class文件的字节流包含的信息符合当前虚拟机的要求
（1）文件格式验证:
保证输入的字节流格式上符合java类型信息的要求，能正确地解析并存储于方法区中。这个阶段是基于二进制字节流进行，通过验证后才能存储于方法去，后三个验证阶段都是基于方法区的存储结构进行。
（2）元数据验证：
（3）字节码验证
（4）符号引用验证：
这一阶段的校验发生在将符号引用转化为直接引用的时候，该转化行为将在连接的第三个阶段（解析阶段）发生。符号引用验证可以看做是对类自身以外的信息（常量池中的各种符号引用）进行匹配型校验。

3. 准备：

准备阶段将为类变量分配内存并初始化类变量，这些变量的内存将放在方法区中。
注意1：类变量指用static修饰的变量，实例变量仍然在初始化阶段分配内存在java堆上。
注意2：此阶段类变量的值为初始值，赋值将在初始化阶段才会执行。但若添加final修饰符，则会在此阶段进行赋值。

4.解析

解析阶段中虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用
（1）类或接口解析
（2）字段解析
（3）类方法解析
（4）接口方法解析

5.初始化

这个阶段是类加载的最后一步，在这个阶段将真正开始执行类中定义的代码，类构造器()将在这个阶段调用。
在()方法中，将对所有类变量进行赋值，并执行所有静态语句块（static{}块），并会先执行父类的()方法，因此在虚拟机中第一个被初始化的一定是java.lang.Object。
接口不需要先执行其父接口的()方法，接口的实现类初始化时也不需要先初始化接口本身，只有当接口中定义的变量被调用时才会初始化接口。

类加载器：

类加载器主要负责“通过类的全限定名获取到这个类的二进制字节流”，它不在java虚拟机内部。

启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）：

负责加载\lib目录下的类

扩展类加载器（Extension ClassLoader）：

负责加载\lib\ext目录下的类

应用程序类加载器（Application ClassLoader）：

程序中的默认类加载器

双亲委派模型：

当一个类加载器收到了类加载请求时，会首先请求父加载器进行加载，若父加载器加载失败，再自己进行加载。以此来对java类进行优先级分层，保证java.lang.Object这种基础类都会由模型顶部的启动类加载器来进行加载。（加载器之间的父子关系以组合的方式方式实现，而不是继承）。