七、深入理解java虚拟机-类加载机制

一、概述

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，最终形成可以被虚拟机直接使用的java类型。

类型的加载、连接、初始化过程都是在程序运行期间完成的。

二、类加载的时机

类的生命周期

加载、验证、准备、初始化、卸载这5个顺序是确定的。

加载：java虚拟机规范并没有强制约束。

初始化：

    主动引用触发类进行初始化。

    1>遇到new、getstatic、putstatic或invokestatice这4条字节码指令时，如果类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。生成这4条指令最常见的java代码场景：使用new关键字实例化对象时、读取或设置类的静态字段，以及调用类的静态方法。

    2>对类进行反射调用的时候，如果类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。

    3>当初始化一个类的时候，如果发现其父类还没有进行过初始化，则需要先触发其父类的初始化。

    4>当虚拟机启动时，用户需要指定一个要执行的主类（包含main方法的类），虚拟机会先初始化这个类。

    5>当使用jdk1.7的动态语言支持时，如果一个java.lang.invoke.MethodHandle实例最后的解析结果REF_getStatic、REF_putstatic、REF_invokeStatic的方法句柄，并且这个方法句柄对应的类没有进行过初始化，则需要触发其初始化。

    被动引用：

        1>对于静态字段，只有直接定义这个字段的类才会被初始化，通过子类引用父类中定义的静态字段，只会触发父类的初始化而不会触发子类的初始化。

        2>通过数组定义来引用类，不会触发此类的初始化。

        3>常量在编译阶段会存入调用类的常量池，本质上并没有直接引用到定义常量的类，因此不会触发定义常量的类的初始化。

三、类加载的过程

    1、加载

    1>通过一个类的全限定名来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Class对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口。

        加载完成后，虚拟机外部的二进制字节流就按照虚拟机所需的格式存储在方法区之中，方法区中的数据存储格式由虚拟机实现自行定义，虚拟机规范并未规定此区域的具体数据结构。然后在内存中实例化一个java.lang.Class类的对象（并没有明确规定是在java堆中，对于Hotspot虚拟机而言，Class对象比较特殊，它虽然是对象，但是存放在方法区里面），这个对象将作为程序访问方法区中这些类型数据的外部接口。

    2、验证

       1>文件格式的验证：是否符合Class文件规范的格式，并能被当前虚拟机处理。

        2>元数据验证：字节码描述的信息进行语义分析，以保证其描述的信息符合java语言规范的要求，

        3>字节码验证：确定程序语义是否合法、符合逻辑。

        4>符号引用验证

    3、准备

        为类变量分配内存并设置类变量（被static修饰的变量）的初始值。

    4、解析

        虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用。

        符号引用：以一组符号来描述所引用的目标。符号引用与虚拟机内存布局无关，引用的目标不一定加载到内存中。各种虚拟机实现的内存布局不同，但是他们能接受的符号引用必须是一致的。

        直接引用：直接指向目标的指针、相对偏移量或是一个能间接定位到目标的句柄。直接引用与虚拟机实现的内存布局相关，同一个符号引用在不同的虚拟机中翻译出来的直接引用不同。如果有了直接引用，那引用的目标必定已经在内存中存在。

    5、初始化

        编译器收集的顺序是由语句在源文件中出现的顺序决定的，静态语句块只能访问到定义在静态语句块之前的变量，定义在它之后的变量，可以赋值，不能访问。

    父类的静态语句块要优先于子类的变量赋值操作。

四、类加载器

    对于任意一个类，都需要由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。

类加载器双亲委配模型

    双亲委配模型：如果一个类加载器收到了类加载的请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把这个请求委配给父类加载器去完成，买一个层次的类加载器都是如此，因此所有的加载请求都应该传送到顶层的启动类加载器中，只有当父加载器反馈自己无法完成这个加载请求时，子加载器才会尝试自己去加载。

QA

   1、 class对象被哪个classload加载    class.getClassLoad()

    2、 defineClass()   动态加载

    3、classloader与classpath的关系

        真正完成类的加载工作是通过调用 defineClass来实现的.而启动类的加载过程是通过调用 loadClass来实现的.

        自己开发的类加载器只需要覆写 findClass(String name)方法即可。java.lang.ClassLoader类的方法 loadClass()封装了前面提到的代理模式的实现。该方法会首先调用 findLoadedClass()方法来检查该类是否已经被加载过；如果没有加载过的话，会调用父类加载器的 loadClass()方法来尝试加载该类；如果父类加载器无法加载该类的话，就调用 findClass()方法来查找该类。因此，为了保证类加载器都正确实现代理模式，在开发自己的类加载器时，最好不要覆写 loadClass()方法，而是覆写 findClass()方法。