java类的加载过程

        我们在应用程序中所创建的.java文件叫做源文件，源文件在通过编译器javac.exe的编译之后生成的.class文件叫做字节码文件，我们在使用java命令去执行应用程序的时候，会先由类加载器将字节码文件加载到内存，通过加载、验证、准备、解析、初始化这几个步骤完成类加载过程，然后再由jvm执行引擎的解释器和JIT即时编译器去将字节码指令转换为本地机器指令进行执行。

        以下简单说明一下类的加载过程：

 一、类加载器

        类加载器负责将类的字节码文件加载到jvm中，类加载器的分类有四种：

        1、启动类加载器：启动类加载器是最顶层的类加载器，是扩展类加载器的父加载器，它负责加载java核心类库，即它从JAVA_HOME\bin目录去加载类；

        2、扩展类加载器：它是应用程序类加载器的父加载器，负责加载jre扩展目录；

        3、应用程序类加载器：负责加载CLASSPATH下的类，即：我们在应用程序中定义的类有它负责加载；

        4、自定义类加载器： 我们可以通过继承ClassLoder的方式实现自定义的类加载器。

二、类加载执行过程

        类加载器加载一个类的过程分为五步：加载、验证、准备、解析、初始化，这五步对应了类加载的三个阶段：加载、连接、初始化。 

1、加载阶段 

         在加载阶段，类加载器将字节码文件加载到内存，并为这个类生成java.lang.Class对象保存在方法区中。

2、连接阶段 

        连接阶段分为验证、准备、解析三步：

        验证：验证字节码是否符合jvm规范；

        准备：为类中的类变量分配内存，并且赋默认的初始值，即：如果类中定义了一个类变量public static int num = 20;那么为这个num变量赋初始值0；

注意：如果类变量由final修饰，如public static final int num = 20;那么在这一步会将其赋值为20而非0.

        解析：将符号引用转换为直接引用。 

3、初始化阶段 

        在此阶段会去执行类的初始化，包括对类的类变量赋真正的初始值 以及 执行类中定义的静态代码块。

        经过以上三个阶段之后，类便完成了加载，这个类便可以被使用了。

三、类加载机制

        jvm的类加载机制包括：全盘委托、双亲委派模型、缓存机制。

        1、全盘委托：指的是，当加载某个类的时候，被这个类所依赖的和引用的类也都由这个类加载器进行加载；

        2、双亲委派模型：指的是，当程序需要使用到某个类，而这个类还未被加载的时候，当前类加载器也不会直接去加载这个类，而是将这个加载请求转发给它的父加载器，父加载器如果还有父加载器的话，那就继续向上委托，直到到达顶端的启动类加载器，启动类加载器如果可以加载这个类的话，那么就加载，如果不能加载这个类，再由子加载器进行加载

        双亲委派机制的好处是：避免重复加载和类被恶意篡改。比如有两个子加载器都想加载某个类A，它们在向上委托之后，最终都由同一个更顶层的加载器进行了加载，这样就避免了这两个子加载器对于类的重复加载；又比如：如果有一个加载请求要去加载java.lang.String类，这个加载请求在被向上委托到启动类加载器后，启动类加载器判断它与java核心类库中的java.lang.String类重复了，就拒绝这个加载请求，避免了String类被篡改。

        3、缓存机制：类被加载之后会缓存在缓存区，类加载器在加载类的时候会先去缓存区进行查找，缓存区没有去加载类的二进制数据，这也是为什么我们在修改一个类之后需要重启应用才能生效的原因。

四、类的执行过程

        jvm的组成部分包括：类加载子系统、运行时数据区、执行引擎。

        类加载子系统主要就是类加载器的实现；运行时数据区包括堆、方法区、java虚拟机栈、本地方法栈和程序计数器；执行引擎包括解释器 和 JIT即时编译器，java类被类加载器加载到内存中后，就由执行引擎进行执行。

        解释器的作用：通过程序计数器的配合，将字节码指令逐行解释为本地机器指令进行执行；

        JIT即时编译器的作用：将源代码直接编译为本地机器指令进行执行。