java虚拟机类加载机制

　　与编译时需要连接的语言不同，Java语言类加载、连接和初始化都是在程序执行期间完成的，增加了性能开销但提高了就Java程序的灵活性，Java里天生可以动态扩展的语言特性就依赖运行期动态加载和动态链接这个特点完成的。

 

　　2.类加载的时机

　　(1)类从加载到虚拟机内存，到卸载出内存，整个生命周期：加载、验证、准备、解析、初始化、使用、卸载。其中验证、准备、解析统称连接。

　　(2)加载、验证、准备、初始化、卸载这5个阶段顺序是确定的(开始时间顺序一定，进行或完成通常是交叉的)，解析可能在初始化后再开始，这是为了支持Java语言的运行时绑定。

　　(3)加载的时机没有强制约束，初始化却有，下面5种情况必须进行立即对类的初始化(有且只有这5种)

　　1.使用new实例化对象、读取或设置、一个类的静态字段(final修饰，编译期把结果放入常量池的静态字段除外)，调用一个类的静态方法;

　　2.使用Java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用;

　　3.当初始化一个类时，该类的父类没有进行初始化，就触发父类初始化;

　　4.当虚拟机启动时，用户包含main()方法的类，虚拟机会先初始化该类;

　　5.当使用JDK 1.7的动态语言支持时。

　　(4)上面5中情况称为对一个类主动引用，除此之外都是被动引用

　　被动引用3个例子：

　　1.通过子类引用父类中定义的静态字段，只会触发父类初始化;

　　2.new一个类的数组，并不会触发该类初始化，而是初始化一个由虚拟机自动生成，直接继承Ob企业数据化营销ject的子类。该类代表数组元素类型的一维数组，实现了数组应有的属性和方法，Java语言对数组

　　的访问比C/C++相对安全就是因为该类封装了数组元素的访问方法。

　　3.一个类的静态字段(final修饰，编译期把结果放入常量池的静态字段)不会被初始化

　　(5)一个接口初始化时并不要求其父接口全部完成初始化，只有在真正使用到父接口的时候(如引用接口中定义的常量)才会初始化。

　　3.类加载的过程

　　(1)加载

　　虚拟机完成3件事

　　1.通过一个类的全限定名获取定义此类的二进制字节流。

　　2.将这个字节流所代表的静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构

　　3.生成一个代表该类的java.lang.Class对象，作为方法区这个类的各种数据访问入口

　　加载阶段是开发人员可控性最强时期，可以使用用户自定义类加载器完成;数组类本身不能通过类加载器创建，它是由Java虚拟机直接创建，但数组类的元素类型最终还是靠类加载器创建。

　　加载阶段完成后，虚拟机外部的二进制字节流就按照虚拟机所需的格式存储在方法区之中，然后在内存中实例化一个java.lang.Class对象，并不一定在堆中，HotSpot虚拟机将其存放在方法区。

　　加载阶段与连接阶段的部分内容是交叉进行的，加载阶段尚未完成，连接阶段可能已开始。

　　(2)验证

　　确保Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求。Java语言是相对安全的语言，使用纯粹的Java代码无法做到诸如访问数组边界以外的数据，将一个对象转型为它并未实现的类型等等。如果这样做编译器就会拒绝编译，但Cla工作内容ss文件并不一定要求是就Java源码编译而来，可以是从其他专业电商运营商jvm上的语言来或者用十六进制编辑器直接编写产生Class文件。在字节码层面上很多Java代码无法做到的事情是可以实现的，所以需要检查输入的字节流，验证就是虚拟机对自身进行保护的工作。

　　验证过程大致完成下面4个阶段的检验动作：

　　1.文件格式验证：

　　验证字节流是否符合Class文件格式的规范，并且能被当前版本的虚拟机处理，比如：是否以魔数0xCAFEBABE开头、主次版本号是否在当前虚拟机处理范围、常量池中是否有不被支持的常量

　　类型等等。 只有通过这个阶段的验证后，字节流才会进入内存的方法区进行存储，所有后面3个阶段全部是基于方法区存储结构进行的，不会直接操作字节流。

　　2.元数据验证：

　　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，比如：是否有父类(除了java.lang.Object之外所有类要有父类)、是的继承了不该继承的类(final)、如果不是抽

　　象类是否实现了其父类或接口中的所有要实现的方法。

　　3.字节码原则：

　　主要目的通过数据流和控制流分析，确定程序语义是合法、符合逻辑的。在第二阶段对元信息中的数据类型做完校验后，这个阶段将对类的方法体进行校验分析，保证被校验类的方法在运行时

　　不会做出危害虚拟机安全的事件。比如：保证任意时刻操作数栈的数据类型与指令代码序列都能配合工作、保证跳转指令不会跳转到方法体以外的字节码等等。

　　4.符号引用验证：

　　这一阶段发生在虚拟机将符号引用转化为直接引用的时候，也就是在解析阶段发生。通常需要校验的内容有：符号引用中通过字符串描述的全限定名是否能找到对应的类、符号引用中类的访问

　　性是否能被当前类访问。

　　(3)准备

　　准备阶段是正式为类变量分配内存并设置类变量初始化值，这些变量使用的内存都将在方法区中分配，初始化值为零值。注意该阶段进行内存分配的仅包括类变量(static)，不包括实例变量，实例变量将在对象实例化时随对象一起分配在堆中。

　　(4)解析，将虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程

　　(5)初始化，初始化阶段真正开始执行类中定义的Java程序代码，对类变量初始化用户定义的值

　　4.类加载器

　　(1)执行通过一个类的全限定名获取描述此类的二进制流，该动作放在Java虚拟机外部实现

　　(2)对于任意一个类，都需要由加载它的类加载期和这个类本身一同确定其在Java虚拟机中的唯一性，每个类加载器都有一个独立的类名称空间。

　　(3)比较两个类是否相等：Class对象equals()方法、isAssignableFrom()、isInstance()的返回结果，只有在两个类由同一个类加载器加载的前提下才有意义。

　　(5)类加载器类型：

　　1.从Java虚拟机的角度来讲，只存在两种两种不同的类加载器：启动类加载器，虚拟机自身的一部分;其他类加载器，独立于虚拟机外部。

　　2.从开发人员角度：

　　启动类加载器：负责将JAVA_HOME/lib目录中的，或者被-Xbootclasspath参数指定的路径中的，并能被虚拟机识别的类库加载到内存，启动类加载器无法被Java程序无法直接引用。

　　扩展类加载器：负责加载JAVA_HOME/lib/ext目录中，或者被java.ext.dirs系统变量指定的路径中的所有类库，开发人员可直接使用。

　　应用程序类加载器(系统类加载器)：负责用户类路径(classpath)上指定的类库，可直接使用，如果应用程序没有自定义过自己的类加载器一般就用程序默认的类加载器。

　　(6)双亲委派模型

　　该模型要求除了顶层的启动类加载器，其余的类加载器都应当有自己的父类加载器，父子关系不是通过继承的关系来实现，而是通过组合关系来复用父加载器。

　　过程：如果一个类加载器收到类加载的请求，他首先不会自己去尝试，而是委派父类加载器去完成，每一层都是如此，因此所有的加载请求都会传到顶层的启动类加载器，只有当父加载器反馈自己无法加载时，子加载器才尝试自己加载。

　　好处：Java类随它的类加载器而具有一种优先级的层次关系。比如java.lang.Object无论谁去加载它都会是同一个类(不同类加载器有其独立的类名称空间，只有在两个类由同一个类加载器加载的前提下才有意义)，如果各自加载又会有多个Object类，Java类型体系中最基础的行为也就无法保证。

　　(7)破坏双亲委派模型

　　Java不提倡用户再去覆盖loadClass()方法，而是把自己的类加载逻辑写入findClass()方法中，loadClass()逻辑是如果父加载器加载失败，就调用自己的findClass()方法来完成加载。

以上就是虚拟机的加载机制。