☆技术问答集锦（11）JVM类加载

1 类加载机制概念是什么？

JVM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，最终形成可以被虚拟机直接使用的Java类型。这就是类加载机制。

2 类字节码有哪几部分内容组成？

Class文件结构中只有两种数据类型：

1. 无符号数：属于基本的数据类型，以u1、u2、u4、u8分别代表1、2、4、8个字节的无符号数，可以用来描述数字、索引引用、数量值、或者按照UTF-8编码的字符串值；
2. 表：由多个无符号数或者其他表作为数据项构成的复合数据类型，所有表都习惯以"_info"结尾；
3. 所以，Class文件本质上就是一张表；

Class文件结构的内容组成：

1. 魔数：每个Class文件的前4个字节，JAVA语言魔数：CAFEBABE，16进制数，唯一左右就是确认文件是否是一个被虚拟机接受的Class文件；
2. Class文件版本：Class文件第5、6个字节是次版本号，7、8个字节是主版本号；
3. 常量池：从第9个字节开始，主要存放两大类常量：（1）字面量；（2）符号引用；
4. 访问标志：紧跟常量池之后的两个字节代表访问标志，代表类或接口的层次信息；
5. 类索引、父类索引与接口索引集合：紧跟访问标志之后的就是类索引、父类索引与接口索引，都是u2类型数据，Class文件中由这三项数据来确定类的继承关系；
6. 字段表集合：紧接着就是字段表集合，用于描述接口或类中声明的变量；
7. 方法表集合：紧接着就是方法表集合，用于描述接口或类中声明的方法；

3 类加载过程大体分为几步？

类加载步骤

4 什么时机会出发类加载？

1. 创建类的实例：使用new关键字实例化对象；
2. 访问类的静态变量：getstatic或putstatic，读取或设置一个类的静态变量（不包括被final修饰的静态变量）；
3. 访问类的静态方法：invokestatic调用一个类的静态方法；
4. 使用java.lang.reflect进行反射调用：如，Class.forName("xxxxx")；
5. 子类初始化时，会先初始化父类；

5 被动引用有几种，被动引用不会触发类初始化？

1. 通过子类引用父类的静态字段，不会导致子类初始化，只会初始化父类；
2. 通过数组定义来引用类，不会触发类的初始化；
3. 常量在编译阶段会存入调用类的常量池中，本质上并没有直接引用到定义常量的类，因为不会触发定义常量的类初始化；

6 类加载：第一步加载阶段具体过程？

1. 通过类的全限定名称获取定义此类的二进制流；
2. 将二进制流静态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java.lang.Class对象。对于HotSpot虚拟机，Class对象是存放在方法区里的；

7 类加载：第二步验证阶段具体过程？

主要作用就是确保Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求，并且不会危害虚拟机自身安全；

1. 文件格式验证：对检查格式、版本；
2. 元数据验证：对字节码进行语义分析；
3. 字节码验证；
4. 符号引用验证；

8 类加载：第三步准备阶段具体过程？

1. 正式为类变量分配内存，内存在方法区中进行分配，类变量是指static修饰的变量；
2. 设置类变量的初始值，这个初始值通常情况下是数据类型的零值，如：public static int value = 123；初始值是0，不是123，赋值123动作会在初始化阶段才会执行；

9 类加载：第四步解析阶段具体过程？

将Class文件的常量池内的符号引用替换为直接引用；

10 类加载：第五步初始化具体过程？

真正开始执行类中定义的Java程序代码，初始化过程就是执行类构造器()方法的过程；

1. ()方法会自动收集类中所有类变量（static）的赋值动作和静态代码块，编译器收集顺序由代码出现顺序决定；
2. ()方法与类实例构造函数不同，虚拟机会保证父类的()执行完毕后再执行子类的()方法；

12 类加载器有几种，每种的作用？

类加载器

1. 根类加载器（Bootstrap ClassLoader）：其负责加载Java的核心类，比如String、System这些类；
2. 拓展类加载器（Extension ClassLoader）：其负责加载JRE的拓展类库；
3. 系统类加载器（System ClassLoader）：其负责加载CLASSPATH环境变量所指定的JAR包和类路径；
4. 用户类加载器：用户自定义的加载器，以类加载器为父类

13 类加载器双亲委托模式是什么及为什么？

双亲委派机制：如果一个类加载器在接到加载类的请求时，它首先不会自己尝试去加载这个类，而是把这个请求任务委托给父类加载器去完成，依次递归，如果父类加载器可以完成类加载任务，就成功返回；只有父类加载器无法完成此加载任务时，才自己去加载。

Java类随着加载它的类加载器一起具备了一种带有优先级的层次关系。比如，Java中的Object类，它存放在rt.jar之中,无论哪一个类加载器要加载这个类，最终都是委派给处于模型最顶端的启动类加载器进行加载，因此Object在各种类加载环境中都是同一个类。如果不采用双亲委派模型，那么由各个类加载器自己取加载的话，那么系统中会存在多种不同的Object类。