一、klass模型

Java的每个类，在JVM中，都有一个对应的Klass类实例与之对应，存储类的元信息如：常量池、属性信息、方法信息...

klass模型类的继承结构

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从继承关系上也能看出来，类的元信息是存储在元空间的

普通的Java类在JVM中对应的是instanceKlass类的实例，再来说下它的三个子类

1. InstanceMirrorKlass：用于表示java.lang.Class，Java代码中获取到的Class对象，实际上就是这个C++类的实例，存储在堆区，学名镜像类
1. InstanceRefKlass：用于表示java/lang/ref/Reference类的子类
1. InstanceClassLoaderKlass：用于遍历某个加载器加载的类

Java中的数组不是静态数据类型，是动态数据类型，即是运行期生成的，Java数组的元信息用ArrayKlass的子类来表示：

1. TypeArrayKlass：用于表示基本类型的数组
1. ObjArrayKlass：用于表示引用类型的数组

二、类加载的过程

类的生命周期是由7个阶段组成，但是类的加载说的是前5个阶段

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1.加载

1.1 要求

1、通过类的全限定名获取存储该类的class文件（没有指明必须从哪获取）
2、解析成运行时数据，即instanceKlass实例，存放在方法区
3、在堆区生成该类的Class对象，即instanceMirrorKlass实例

1.2 从哪加载

由于没有指明必须从哪获取class文件，脑洞大开的工程师们开发了这些

从压缩包中读取，如jar、war
从网络中获取，如Web Applet
动态生成，如动态代理、CGLIB
由其他文件生成，如JSP
从数据库读取
从加密文件中读取

1.3 何时加载

主动使用时

new、getstatic、putstatic、invokestatic
反射
初始化一个类的子类会去加载其父类
启动类（main函数所在类）
当使用jdk1.7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，并且这个方法句柄所对应的类没有进行初始化，则需要先出触发其初始化

类加载器通常无须等到“首次使用”该类时才加载该类，Java虚拟机规范允许系统预先加载某些类。

2、验证

验证的主要作用就是确保被加载的类的正确性。也是连接阶段的第一步。说白了也就是我们加载好的.class文件不能对我们的虚拟机有危害，所以先检测验证一下。他主要是完成四个阶段的验证：

（1）文件格式的验证：验证.class文件字节流是否符合class文件的格式的规范，并且能够被当前版本的虚拟机处理。这里面主要对魔数、主版本号、常量池等等的校验（魔数、主版本号都是.class文件里面包含的数据信息、在这里可以不用理解）。

（2）元数据验证：主要是对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，比如说验证这个类是不是有父类，类中的字段方法是不是和父类冲突等等。

（3）字节码验证：这是整个验证过程最复杂的阶段，主要是通过数据流和控制流分析，确定程序语义是合法的、符合逻辑的。在元数据验证阶段对数据类型做出验证后，这个阶段主要对类的方法做出分析，保证类的方法在运行时不会做出威海虚拟机安全的事。

（4）符号引用验证：它是验证的最后一个阶段，发生在虚拟机将符号引用转化为直接引用的时候。主要是对类自身以外的信息进行校验。目的是确保解析动作能够完成。

对整个类加载机制而言，验证阶段是一个很重要但是非必需的阶段，如果我们的代码能够确保没有问题，那么我们就没有必要去验证，毕竟验证需要花费一定的的时间。当然我们可以使用-Xverfity:none来关闭大部分的验证，以缩短虚拟机类加载的时间。

3.准备

为类的静态变量分配内存，并将其初始化为默认值

准备阶段是正式为类变量分配内存并设置类变量初始值的阶段，这些内存都将在方法区中分配。对于该阶段有以下几点需要注意：

1、这时候进行内存分配的仅包括类变量（static），而不包括实例变量，实例变量会在对象实例化时随着对象一块分配在Java堆中。
2、这里的初始值指的是数据类型的默认值，而不是代码中被显示赋予的值。比如：public static int i = 1; //在这里准备阶段过后的i值为0，而不是1。赋值为1的动作在初始化阶段。

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3、如果类字段的字段属性表中存在ConstantValue属性，即同时被final和static修饰，那么在准备阶段变量ii就会被初始化为ConstValue属性所指定的值。

比如： public static final int ii = 3; //在编译的时候虚拟机会给属性添加ConstantValue属性，在准备阶段直接完成赋值

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4、解析

解析阶段主要是虚拟机将常量池中的符号引用转化为直接引用的过程

符号引用：以一组符号来描述所引用的目标，可以是任何形式的字面量，只要是能无歧义的定位到目标就好，就好比在班级中，老师可以用张三来代表你，也可以用你的学号来代表你，但无论任何方式这些都只是一个代号（符号），这个代号指向你
直接引用：直接引用是可以指向目标的指针、相对偏移量或者是一个能直接或间接定位到目标的句柄。和虚拟机实现的内存有关，不同的虚拟机直接引用一般不同。

解析后的信息存储在ConstantPoolCache类实例中,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、方法句柄和调用点限定符7类符号引用进行。

演示

符号引用

//先进入到classes目录
D:\luban\luban-jvm-research>cd target
D:\luban\luban-jvm-research\target>cd classes
D:\luban\luban-jvm-research\target\classes>javap -verbose com.luban.ziya.classload.Test_1

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直接引用
使用命令看一下进程id

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然后使用HSDB查看JVM运行时的状态,具体步骤看这：https://www.jianshu.com/p/e6eff89d3a58

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6、初始化阶段

初始化是类加载机制的最后一步，这个时候才正真开始执行类中定义的JAVA程序代码。在前面准备阶段，类变量已经赋过一次系统要求的初始值，在初始化阶段最重要的事情就是对类变量进行初始化，关注的重点是父子类之间各类资源初始化的顺序。一句话描述这个阶段就是执行类构造器< clinit >()方法的过程。

java类中对类变量指定初始值有两种方式：1、声明类变量时指定初始值；2、使用静态初始化块为类变量指定初始值。

JVM初始化步骤

假如这个类还没有被加载和连接，则程序先加载并连接该类
假如该类的直接父类还没有被初始化，则先初始化其直接父类
假如类中有静态初始化块语句，则系统依次执行这些静态初始化块语句

类初始化时机：只有当对类的主动使用的时候才会导致类的初始化，类的主动使用包括以下六种：

创建类的实例，也就是new的方式
访问某个类或接口的静态变量，或者对该静态变量赋值
调用类的静态方法
反射（如 Class.forName(“com.shengsiyuan.Test”)）
初始化某个类的子类，则其父类也会被初始化
Java虚拟机启动时被标明为启动类的类（ JavaTest），直接使用 java.exe命令来运行某个主类
除了上面几种方式会自动初始化一个类，其他访问类的方式都称不会触发类的初始化，称为被动引用。

`1、子类引用父类的静态变量，不会导致子类初始化。`

public class Test_1 {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.printf(Test_1_B.str);

    }
}

class Test_1_A {
    public static String str = "A str";

    static {
        System.out.println("A Static Block");
    }
}

class Test_1_B extends Test_1_A {
    static {
        System.out.println("B Static Block");
    }
}

结果：
A Static Block
A str

2、通过数组定义引用类，不会触发此类的初始化

public class Test_4 {

    public static void main(String[] args) {
        Test_4_A arrs[] = new Test_4_A[1];
    }
}

class Test_4_A {
    static {
        System.out.println("Test_4_A Static Block");
    }
}

结果：
无

3、引用常量时，不会触发该类的初始化

public class Test_6 {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Test_6_A.str);
    }
}

class Test_6_A {
    public static final String str = "A Str";

    static {
        System.out.println("Test_6_A Static Block");
    }
}
结果：
A Str

将第三个例子修改一下

public class Test_7 {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Test_7_A.uuid);
    }
}

class Test_7_A {
    public static final String uuid = UUID.randomUUID().toString();

    static {
        System.out.println("Test_7_A Static Block");
    }
}
结果：
Test_7_A Static Block
d88f27b7-5ca9-473a-94af-d6eb31297fa0

注：对于一个final类型的静态变量，如果该变量的值在编译时就可以确定下来，那么这个变量相当于“宏变量”。Java编译器会在编译时直接把这个变量出现的地方替换成它的值，因此即使程序使用该静态变量，也不会导致该类的初始化。反之，如果final类型的静态Field的值不能在编译时确定下来，则必须等到运行时才可以确定该变量的值，如果通过该类来访问它的静态变量，则会导致该类被初始化。

类的加载顺序

加载父类的静态字段或者静态语句块
子类的静态字段或静态语句块
父类普通变量以及语句块
父类构造方法被加载
子类变量或者语句块被加载
子类构造方法被加载

参考
https://www.cnblogs.com/ityouknow/p/5603287.html
https://www.cnblogs.com/dongguacai/p/5860241.html
https://www.cnblogs.com/czwbig/p/11127222.html

类加载器子系统之类加载（一）

一、klass模型

二、类加载的过程

1.加载

1.1 要求

1.2 从哪加载

1.3 何时加载

2、验证

3.准备

4、解析

6、初始化阶段

`1、子类引用父类的静态变量，不会导致子类初始化。`

类的加载顺序

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