Java虚拟机之类加载机制

⑴背景

  Java虚拟机把Class文件加载到内存中，并对数据进行校验，转换解析，和初始化，最终形成被虚拟机直接使用的Java类型，这就是类加载机制。

⑵Jvm加载Class文件机制原理

类的生命周期

①加载：

Ⅰ.预加载。虚拟机启动时加载，加载的是JAVA_HOME/lib/下的rt.jar下的.class文件，这个jar包里面的内容是程序运行时非常常常用到的，像java.lang.*、java.util.*、java.io.*等等，因此随着虚拟机一起加载。

Ⅱ.运行时加载。虚拟机在用到一个.class文件时，会先去内存中查看是否加载了.class文件，有没有被加载，如果没有就会按照类的全限定名来加载这个类。

★通过类名获取定义此类的二进制字节流.

★将类信息、静态变量、字节码、常量这些.class文件中内容放入方法区

★在内存中生成一个代表这个.class文件的java.lang.Class对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口。一般这个Class是在堆里的，不过HotSpot虚拟机比较特殊，这个Class对象是放在方法区中的

②验证：确保.class文件字节流符合要求Ⅰ.文件格式验证；Ⅱ元数据验证；Ⅲ字节码验证；Ⅳ符号引用验证

③准备：准备阶段是为类变量分配内存并设置类变量初始值阶段，这些变量所使用的内存都将在方法区中进行分配。内存分配仅包括类变量（静态变量），不包括实例变量，实例变量将会在对象实例化时随着对象一起分配在Java堆中。通常情况下初始值为数据类型零值，例如：public static int value =123;在准备阶段初始值为0而非123。

④解析：将常量池内的符号引用替换成直接引用

⑤初始化：初始化阶段是类加载过程的最后一步，初始化阶段是真正执行类中定义的Java程序代码（或者说是字节码）的过程。初始化过程是一个执行类构造器<clinit>()方法的过程，根据程序员通过程序制定的主观计划去初始化类变量和其它资源。把这句话说白一点，其实初始化阶段做的事就是给static变量赋予用户指定的值以及执行静态代码块。

Java虚拟机规范严格规定了有且只有5种场景必须立即对类进行初始化，这4种场景也称为对一个类进行主动引用：

Ⅰ.使用new关键字实例化对象、读取或者设置一个类的静态字段（被final修饰的静态字段除外）、调用一个类的静态方法的时候

Ⅱ.使用java.lang.reflect包中的方法对类进行反射调用的时候

Ⅲ.初始化一个类，发现其父类还没有初始化过的时候

Ⅳ.虚拟机启动的时候，虚拟机会先初始化用户指定的包含main()方法的那个类

双亲委派模型

Java虚拟机值存在两种不同的类加载器：一种是启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）,该加载器使用c++语言实现，是虚拟机自身的一部分；另一种是所有其他加载器，这些类加载器都是由Java语言实现的，独立于虚拟机外部，并且都继承自抽象类java.land.ClassLoader。

①启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）：负责将存放在<JAVA_HOME>\lib目录中，或者被-Xbootclasspath参数所指定的路径中的，并且是虚拟机识别的（仅按照文件名识别，如rt.jar，名字不符合的类库即放到lib目录中也不会被加载）类库加载到虚拟机内存中。

②扩展类加载器（Extension ClassLoader）:这个加载器负责<JAVA_HOME>\lib\ext目录中的，或者被java.ext.dirs系统变量所指定的路径中的所有类库。

③应用程序类加载器（Application ClassLoader）：这个类记载其是ClassLoader中的getSystemClassLoader()方法的返回值，所以一般也称它为系统类加载器。它负责加载用户类路径（ClassPath）上所指定的类库。

双亲委派模型要求除了顶层的启动类加载器外，其余的类加载器都应该有自己的父类加载器。而加载器之间关系一般都是组合形式来复用父类代码而不是继承。

双亲委派模型工作过程：如果类加载器收到了类加载的请求，它不会尝试自己去加载这个类，而是把这个请求委派给父类加载器去完成，每个层次的类加载期都是如此，因此所有的加载请求最终都应该传送到顶层的启动类加载器中，只有父类加载器反馈自己无法完成这个加载请求（它的搜索范围没有找到所需的类）时，子加载器才会尝试自己去加载。