深入理解JVM读书笔记--类加载机制

一．概述

1. 定义：虚拟机把描述类的数据从Class文件加载到内存，并对数据进行校验、转换解析和初始化，最终形成可以被虚拟机直接使用的java类型。类加载和连接的过程都是在运行期间完成的。

二．类加载的时机

1. 类加载的生命周期：加载（Loading）-->验证（Verification）-->准备（Preparation）-->解析（Resolution）-->初始化（Initialization）-->使用（Using）-->卸载（Unloading）

2. 加载：这有虚拟机自行决定。

3. 初始化阶段：

a) 遇到new、getstatic、putstatic、invokestatic这4个字节码指令时，如果类没有进行过初始化，出发初始化操作。

b) 使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用时。

c) 当初始化一个类的时候，如果发现其父类还没有执行初始化则进行初始化。

d) 虚拟机启动时用户需要指定一个需要执行的主类，虚拟机首先初始化这个主类。

注意：接口与类的初始化规则在第三点不同，接口不要气所有的父接口都进行初始化。

三．类加载的过程

1. 加载

a) 加载阶段的工作

i. 通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流。

ii. 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。

iii. 在java堆中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，做为方法区这些数据的访问入口。

b) 加载阶段完成之后二进制字节流就按照虚拟机所需的格式存储在方区去中。

2. 验证：这一阶段的目的是为了确保Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求。

a) 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。

b) 元数据验证：对字节码描述的信息进行语义分析，以确保其描述的信息符合java语言规范的要求。

c) 字节码验证：这个阶段的主要工作是进行数据流和控制流的分析。任务是确保被验证类的方法在运行时不会做出危害虚拟机安全的行为。

d) 符号引用验证：这一阶段发生在虚拟机将符号引用转换为直接引用的时候（解析阶段），主要是对类自身以外的信息进行匹配性的校验。目的是确保解析动作能够正常执行。

3. 准备：准备阶段是正式为变量分配内存并设置初始值，这些内存都将在方法区中进行分配，这里的变量仅包括类标量不包括实例变量。

4. 解析：解析是虚拟机将常量池的符号引用替换为直接引用的过程。

a) 符号引用：符号引用以一组符号来描述所引用的目标，符号可以是任意形式的字面量，只要使用时能无歧义地定位到目标即可。符号引用与虚拟机实现的内存布局无关，引用的目标并不一定已经加载到内存中。

b) 直接引用：直接引用可以是直接指向目标的指针，相对偏移量或是一个能间接定位到目标的句柄。直接饮用是与内存布局相关的。

c) 类或接口的解析

d) 字段的解析

e) 类方法解析

f) 接口方法解析

5. 初始化：是根据程序员制定的主观计划区初始化变量和其他资源，或者可以从另外一个角度来表达：初始化阶段是执行类构造器<clinit>()方法的过程。

 

四．类加载器

1. 类与类加载器

a) 对于任意一个类都需要由加载它的类加载器和这个类本身一同确立其在jvm中的唯一性。

2. 双亲委派模型：类加载器的双亲委派模型要求除了顶层的启动类加载器外，其他的类都应有自己的父类加载器，这里类加载器之间的父子关系一般不会已继承来实现而是实用组合关系来复用附加在代码。

3. 双亲委派模型的工作过程：如果一个类加载器收到了类加载的请求，它首先不会自己尝试加载这个类，而是把这个请求委派给父类加载器去完成，每一个层次的类加载器都是如此，因此所有的家在请求最终都应该传到顶层的启动类夹在其中，只有父类反馈自己无法完成这个加载请求时，父类才会尝试自己去加载。

4. 有点：java随他的类加载器一起具备了带有优先级的层次关系。

 

5. 类加载器会首先代理给其它类加载器来尝试加载某个类。这就意味着真正完成类的加载工作的类加载器和启动这个加载过程的类加载器，有可能不是同一个。真正完成类的加载工作是通过调用 defineClass来实现的；而启动类的加载过程是通过调用 loadClass来 实现的。前者称为一个类的定义加载器（defining loader），后者称为初始加载器（initiating loader）。在 Java 虚拟机判断两个类是否相同的时候，使用的是类的定义加载器。也就是说，哪个类加载器启动类的加载过程并不重要，重要的是最终定义这个类的加载器。两种类加 载器的关联之处在于：一个类的定义加载器是它引用的其它类的初始加载器。

对于一个类加载器实例来说，相同全名的类只加载一次，即 loadClass方法不会被重复调用。