第二章：类加载器和类加载过程

一、类加载流程图

二、类加载器子系统介绍

类加载器子系统作用：

.类加载器子系统负责从文件系统或者网络中加载class文件，class文件在文件开头有特定的文件标识（java文件的class文件标识为0XCAFEBABE）。

ClassLoader只负责class文件的加载，至于是否运行，由Execution Engine(执行引擎)决定。

加载的类信息存放在方法区中。除了类的信息外，方法区还会存放运行时常量池信息，可能还包括字符串字面量和数字常亮（这部分常亮信息是Class文件中常量池部分的内存映射）。

运行时常量池如图：

java源码

public class StaticExtendInitTest {

static class  Father{

public static int age =40;

static {

age =14;

}

}

static class Sonextends Father{

public static  int a =age;

}

public static void main(String[] args) {

System.out.println(Son.a);

}

}

使用 javap -v StackStruTest.class 命令查看class文件的常量池部分

三、类的加载过程

类的加载分为三步：分别是加载阶段、链接阶段（分为验证、准备、解析）、初始化阶段.

加载阶段：

    1、通过一个类的全限定名获取定义此类的二进制字节流。

    2、将这个字节流所代表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java.lang.Class对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口。

链接阶段：

        1、验证：目的在于确保class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求，确保被加载类的安全性，不会对当前虚拟机自身安全造成危害。主要包含四种验证：文件格式验证、元数据验证、字节码验证、符号引用验证。

        2、准备：为类的变量分配内存空间，设置该类的变量的初始值，不包含使用final关键字修饰的static的变量，使用final修饰的变量会在编译阶段分配内存空间，准备阶段会显式初始化。也不会为实例变量分配初始化，类变量分配的内存是在方法区中，而实例变量会随着对象一起分配到Java堆中。

        3、解析：

            1）、将常量池内的符号引用转换为直接引用的过程。

            2）、符号引用就是一组符号来描述所引用的目标，直接引用就是直接指向目标的指针、相对偏移量或一个间接定位到目标的句柄。

            3）、解析动作主要针对类或接口、字段、类方法、接口方法、方法类型等。

初始化阶段：

        . 初始化阶段就是执行类构造器方法()的过程。

        . 此方法不需要定义，是javac编译器自动收集类中的所有类变量的赋值动作和静态代码块中的语句合并而来。

        . 构造器方法中指令按语句在源文件中出现的顺序执行。

        .()不用于类的构造器。

        如果该类有继承的父类，JVM会保证子类的()执行前，父类的()已经执行完毕。

        虚拟机必须保证一个类的()方法在多线程下被同步加锁。 

四、类加载器分类

        JVM支持两种类型的类加载器，分别是引导类加载器(Bootstrap ClassLoader)和自定义类加载器(User-Defined ClassLoader).

    

虚拟机自带的加载器

    1、启动类加载器(引导类加载器，BootStrap ClassLoader)

         这个类加载使用C/C++语言实现，嵌套在JVM内部。用来加载Java的核心库(JAVA_HOME/jre/lib/rt.jar、resource.jar或者sun.boot.class.path路径下的内容)，用于提供JVM自身需要的类。不继承java.lang.ClassLoader，没有父加载器。加载扩展类和应用程序类加载器，并指定为他们的父类加载器。处于安全考虑，Bootstrap启动类加载器只加载包名为java、javax、sun等开头的类。

    2、扩展类加载器（Extension ClassLoader）

        Java语言编写，由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现。派生于ClassLoader类。父类加载器为启动类加载器。从java.ext.dirs系统属性所指定的目录中加载类库，或者JDK的安装目录的jre/lib/ext子目录(扩展目录)下加载类库。如果用户创建的jar放在此目录下，也会自动由扩展类加载器加载。

    3、应用程序类加载器（系统类加载器，AppClassLoader）

Java语言编写，由sun.misc.Launcher$AppClassLoader实现，派生于ClassLoader 类。父类加载器为扩展类加载器。负责加载环境变量classpath或系统属性 java.class.path指定路径下的类库。该类加载是程序中默认的类加载器，一般来说，Java应用的类都是有它来完成加载。通过ClassLoader#getSystemClassLoader()方法可以获取该类加载器。     

用户自定义类加载器

在Java的日常应用程序开发中，类的加载几乎是由上述三种类加载器互相配合执行的，在必要时，我们还可以自定义类加载器，来定制类的加载方式。

   使用自定义类加载器的原因：

        1、隔离加载器

        2、修改类加载的方式

        3、扩展加载源

        4、防止源码泄露