Java类加载机制-笔记2（类加载的过程）

1.类加载的目的：

一份被javac编译过的class文本文件通过加载，生成某种形式的Class数据结构进入内存， 程序可以调用这个数据结构来构造出object，这个过程是在运行时进行的，也是java动态拓展性的根基。

一个类的生命周期：

1. javac 编译
2. 加载
3. 链接
4. 初始化
5. 使用
6. 卸载

类加载包含了三个阶段

1. 加载
2. 链接
3. 初始化

链接包含三个步骤：

• 验证
• 准备
• 解析

其中，解析步骤是灵活的，他可以在初始化之前或者之后再进行，实现所谓的‘后期绑定’，其他环节则是不可改变的。

2.类加载的阶段

加载

加载是一个读取Class文件，将其转化为某种静态数据结构存储在方法区内，并在堆中生成一个便于用户调用的java.lang.Class类型的对象的过程。

注意：
这里的Class文件不仅仅是指的本地文件，泛指各种来源的二进制流，比如从网络、数据库、即时计算出来的class文件，比如著名的就是 动态代理技术，就是使用到了即时计算出来的class，然后实例化代理对象，可以自由选择二进制流。

链接

• 验证

验证动作是有很多个步骤的，包括：文件格式验证、元数据字节码验证、符号引用验证。
文件格式验证：其实是发生在加载阶段的，如果通过，那么才能顺利加载，顺利加载后此时方法区内虽然已经存在了该class的静态结构，堆中也存在了该class类型的对象，但是这并不代表着JVM已经完全认可了这个类。如果程序想要使用这个类那么就必须进行链接，而链接的第一步就是进一步对这个类进行验证，到底对方法区内的class静态结构进行了哪些方面的验证。

元数据的验证、字节码的验证：就是对class的静态结构进行语法和语义上的分析，保证其不会产生危害虚拟机的行为。这两个步骤验证通过，那么虚拟机会姑且认为该class是安全的，但是这并不意味着验证已经完全结束了，还有一道对符号引用进行验证的步骤。
符号引用验证：它是在解析阶段内发生的，而解析阶段我们之前也提到过，它可以在初始化阶段之前或者之后进行。
验证其实包含了很多的步骤，分散在各个不同的阶段内，验证的内容是会不断发展的，除了这里提到的文本格式验证、元数据字节码验证、符号引用验证 四个环节 从低版本的虚拟机到现在 验证步骤其实已经不断的加入了各种机制。在未来，虚拟机的开发人员可能会引入更多更完善更完美的策略。

• 准备

在元数据、字节码验证通过之后，虚拟机会姑且认为该class是安全的，这时候会进入准备阶段，准备阶段做的处理，并不复杂，就是为该类型中定义的静态变量赋0值，注意，这里仅仅是静态变量而不是成员变量，此时将会出现一个被太多人混淆和误解的概念，我们这里就好好捋一捋。
虚拟机内存规范中的定义了方法区这种抽象概念，HotSpot这种主流虚拟机在JDK8之前使用了永久代这种具体的实现方式来实现方法区。在JDK8之后，弃用‘永久代’这种实现方式，采用元空间这种直接内存取代。
在JDK8之前，类的元信息、常量池、静态变量等都存储在 永久代这种具体实现中，而在JDK8及之后，常量池、静态变量被移除‘方法区’，转移到了堆中，元信息这些呢，依然保留在方法区内，但是具体的存储方式改成了元空间。

• 解析

该阶段主要做的事情是将 符号引用 替换为 直接引用。什么是符号引用，什么是直接引用？
当一个Java类被编译成Class之后，假如这个类称为A，并且A中 引用了B，那么在编译阶段，A是不知道B有没有被编译的，而且此时B也一定没有被加载，所以A肯定不知道B的实际地址，那么A怎么才能找到B呢？，此时在A的class文件中，将使用一个字符串S来代表B的地址，S就被称为符号引用，在运行时呢，如果A发生了类加载，到了解析阶段会发现B还未被加载，那么将会触发B的类加载，将B加载到虚拟机中，此时A中的B的符号引用将会被替换成B的实际地址，这被称为直接引用，这样也就能够真正的调用B了。
Java通过后期绑定的方式来实现多态，那么后期绑定这个概念，又是如何实现的呢？
其实就是这里的动态解析，如果A调用的B是一个具体的实现类，那么就称为静态解析，因为解释的目标类型很明确，而假如上层Java代码使用了多态，这里的B是一个抽象类或者是接口，那么 B可能有两个具体的实现类C和D 此时，B的具体实现并不明确，当然也就不知道使用哪个具体类的直接引用来进行替换，既然不知道，那么就等一等吧，直到运行过程中发生了调用，此时虚拟机调用栈中将会得到具体的类型信息，这时候再进行解析，就能用明确的直接引用来替换符号引用，这就解释了为什么解析阶段有时候会发生在初始化阶段之后，这就是动态解析，用它来实现了后期绑定。底层对应了invokedynamic这条字节码指令。

扩展：多态

扩展：动态绑定

初始化

初始化阶段简单概括:此时会判断代码中是否存在主动的资源初始化操作，如果有的话，那么执行。这里所说的主动的资源初始化动作，不是指的构造函数，而是class层面的，比如说成员变量的赋值动作，静态变量的赋值动作，以及静态代码块的逻辑。而只有显式的调用new指令 才会调用构造函数进行对象的实例化，这是对象层面的，二者不能进行混淆。