JAVA 类加载过程详细讲解 -jvm加载类机制CLass Loading

jvm加载类机制CLass Loading

前提：java源文件被javac编译为class字节码文件。

javac编译时不进行连接(分配内存)工作，而是在jvm运行时才动态加载和动态连接

什么是类的加载

jvm将class文读取到内存中，经过对class文件的校验、转换解析、初始化最终在jvm的heap和方法区分配内存形成可以被jvm直接使用的类型的过程。

类的生命周期

7个阶段依次为：Loading Verification Preparation Resolution Initialization Using Unloading



加载 验证 准备 初始化和卸载 的顺序是确定的，而“解析”不一定在初始化之前，很有可能在初始化之后，实现java的伟大特性

运行时（晚期）绑定

一个阶段的执行过程中会调用或激活另一个阶段

分阶段解释

1、加载Loading

这个阶段jvm完成以下动作：

首先  类加载器通过类的全路径限定名读取类的二进制字节流，

然后  将二进制字节流代表的类结构转化到运行时数据区的 方法区中，

最后  在jvm堆中生成代表这个类的java.lang.Class实例(不是这个类的实例)

类加载器

获取类的二进制流 既可以使用jvm自带的类加载器，也可以自己写加载器来加载，这一小步是完全可控的。不同的加载器可以从各种地方读取：zip包jar包，class文件，网络流 。。。读取类的二进制字节流

同一个加载器加载的同源类才是真的同类。不同加载器加载同源类，不是同类！instanceof为FALSE

类加载的双亲委派模型

各个加载器都是先委托自己的父加载器加载类，若确实没加载到再自己来加载

于是java默认的类查找加载顺序是自顶向下的，树状结构

双亲委托的意图是保证java类型体系中最基础的行为一致，优先加载JDK中的类



加载器主要有四种：

jvm启动类加载器bootstrap loader，用c++实现为jvm的一部分(仅指sun的hotspot)，负责 JAVA_HOME/lib下面的类库中的类的加载，这个加载器，java程序无法引用到。

扩展类加载器Extension Loader，由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader类实现，可在java中使用，负责JAVA_HOME/lib/ext 目录和java.ext.dir目录中类库的类的加载。

应用系统类加载器Application System Loader，由sun.misc.Louncher$AppClassLoader实现，负责加载用户类路径中类库中的类，如果没有使用自定义的加载器，这个就是默认的 加载器！

用户自定义加载器 自己定义从哪里加载类的二进制流

OSGi的网状加载模型

双亲委派是java设计者推荐的类加载器实现方式，可以在遵循的基础上扩展，自定义类加载器的实现机制。

OSGi事实上的java模块化标准，他自定义的类加载器，能很多好实现模块化和模块的热部署：更换一个bundle时，连同这个bundle的类加载器一同换掉。

OSGi中java.*开头的类按照双亲加载机制加载，而其他类则都是由平级的类加载器加载的，形成一张网。 

2、验证verification

Loading和 验证是交叉进行的，验证二进制字节流代表的字节码文件是否合格，主要从一下几方面判断：

文件格式：参看class文件格式详解，经过文件格式验证之后的字节流才能进入方法区分配内存来存储。

元数据验证：是否符合java语言规范

字节码验证：数据流和控制流的分析，这一步最复杂

符号引用验证：符号引用转化为直接引用时（解析阶段），检测对类自身以外的信息进行存在性、可访问性验证

如果确认代码安全无误，可用 -Xverify:none关闭大部分类的验证，加快类加载时间

3、准备preparation

在方法区中给类的类变量(static修饰)分配内存

然后初始化其值，如果类变量是常量，则直接赋值为该常量值否则为java类型的默认的零值。

4、解析resolution

指将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程。未理解 再调研

5、初始化initialization

这个阶段才真正开始执行java代码，静态代码块和设置变量的初始值为程序员设定的值

主动引用

有且只有下面5种情况才会立即初始化类，称为主动引用：

new 对象时

读取或设置类的静态字段（除了 被final，已在编译期把结果放入常量池的 静态字段）或调用类的静态方法时；

用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用没初始化过的类时

初始化一个类时发现其父类没初始化，则要先初始化其父类

含main方法的那个类，jvm启动时，需要指定一个执行主类，jvm先初始化这个类

其他对类的引用 称为被动引用，加载类时不会进行初始化动作

子类继承父类时的初始化顺序

   1.首先初始化父类的static变量和块，按出现顺序

   2.初始化子类的static变量和块，按出现顺序

   3.初始化父类的普通变量，调用父类的构造函数

   4.初始化子类的普通变量，调用子类的构造函数

类的初始化过程发生时刻： 

1. T是一个类，当T的一个实例创建的时候，也就是T t = new T（）; 

2. T的一个静态方法被调用的时候，也就是 T.staticField（）; 

3. T的静态属性被赋值的时候，T.staticField = o; 

4. T的一个静态属性被使用的时候，也就是 Object o = T.staticField; 但是它不是常量。 

5. T is a top level class , and an assert statement  lexically nested