Class类加载过程（一）

一、Class的生命周期

一个Class文件经过三个步骤才能加载到内存中：

1. Loading（加载）：class文件内是一个个二进制字节，将这些内容装到内存中。双亲委派机制。
2. Linking（连接）：该过程又分为3小步

• verification（验证）：校验class文件是否符合标准，比如文件开头不是CAFEBABE，这一步就会失败
• preparation（准备）：把class文件静态变量赋默认值（不是初始值）。如static int i = 8，在这个步骤会先把 i 赋成0而不是8
• resolution（识别）：是把class文件常量池里面用到的符号引用，转换为直接内存地址，直接可以访问到的内容

3. Initlalizing（初始化）：静态变量被赋初始值，静态代码块被执行

class cycle.png

二、 什么是双亲委派机制

虚拟机在加载类的过程中需要使用类加载器加载，在Java中类加载器有很多，类加载采用的是双亲委派机制。

Java中有四种类加载器，并且这四种加载器存在一种层次关系（不是继承），如图：

双亲委派机制.png

一般认为上一层加载器是下一层的父加载器，除了Bootstrap ClassLoader都是有父加载器的。

双亲委派机制指的就是：当一个类加载器收到了类加载请求的时候，它不会直接去加载指定的类，而是把这个请求委托给自己的父加载器去加载。只有父加载器无法加载这个类的时候，才会由当前这个加载器来负责类的加载。

Java中的这四种加载器都是有各自的职责的：

• BootStrap ClassLoader：主要负责加载Java核心类库，%JRE_HOME%\lib下的rt.jar、resources.jar、charsets.jar和class等
• Extention ClassLoader：主要负责加载目录%JRE_HOME%\lib\ext目录下的jar包和class文件
• Application ClassLoader：主要负责加载当前应用的classpath下的所有类
• Custom ClassLoader：用户自定义的类加载器，可加载指定路径下的class文件

由此可见，一个我们自定义的类是绝对不会被BootStrap和Extention加载器加载的。

下面详细说明一下双亲委派的过程：

类加载时首先会被委托给Custom ClassLoader，它内部维护着内存，第一次会找是否已经加载过。如果没有在它的自定义缓存找到的话，这时不会直接加载，而是会委托给父加载器Application ClassLoader，检查被加载过就返回，若没有被加载，继续向上委托给父加载器Extension ClassLoader。重复以上步骤直到委托给BootStrap ClassLoader，它是顶级加载器不能再向上委托了，这时反过来再向下委托加载，先尝试自己加载。每种加载器都有自己的职能，若自己加载不了，再依次向下委托给子加载器，如果到了Custom ClassLoader还没加载成功，就会抛出ClassNotFound异常。

总结一下就是：先向上委托检查，再向下委托加载

三、 为什么需要双亲委派机制

1. 通过双亲委派机制，可以避免类的重复加载，当父加载器已经加载过某一个类时，子加载器就不会再重新加载这个类。
2. 保证了安全性。因为Bootstrap ClassLoader在加载的时候，只会加载JAVA_HOME中的jar包里面的类，如java.lang.Integer，那么这个类是不会被随意替换的，除非有人跑到你的机器上， 破坏你的JDK。
   那么，就可以避免有人自定义一个有破坏功能的java.lang.Integer被加载。这样可以有效的防止核心Java API被篡改。

四、 "父子加载器"之间的关系不是继承！

双亲委派模型中，类加载器之间的父子关系一般不会以继承（Inheritance）的关系来实现，而是都使用组合（Composition）关系来复用父加载器的代码的。

如下为ClassLoader中父加载器的定义：

public abstract class ClassLoader {

    // The parent class loader for delegation

    private final ClassLoader parent;

}

参考：马士兵老师，Hollis大佬的公众号