这节主要从覆盖JDK的类开始学习JVM的类加载机制。Java和JVM的类加载机制类似，但JVM的类加过程稍有些复杂。
在学习本节内容前，我门首先看几个面试题
1、我们能够通过一定的手段，覆盖HashMap类的实现吗？
2、有哪些地方打破了Java的类加载机制？
3、如何加载一个远程的.class文件？怎样加密.class文件？
关于类加载，很多人知道有双亲委派机制，但这明显不够，你还需要知道一些能打破这个机制的例子。在日常工作中，也有大量的相关应用，我们会理论联系实践综合的分析这些问题。
类加载过程
并不是说把一个文件修改成.class后缀，就能够被JVM识别。类的加载过程非常复杂，主要过程有：加载、验证、准备、解析、初始化。我们应该了解它背后的原理和要做的事。
加载
加载的主要作用是将外部的.class文件加载到JVM的方法区，找到并加载类的二进制数据，比如jar包里或者war包里找到它们。
验证
并不是任何.class文件都能加载，那样太不安全且容易受到恶意代码的攻击，因此需要增加一层验证。验证阶段在JVM整个类加载过程中占了很大一部分，不符合规范的将抛出java.lang.VerifyError错误。像一些低版本的JVM是无法加载一些高版本的类库的，就是在这个阶段完成。
准备
从这个阶段开始，将为一些变量分配内存，并将其初始化为默认值。此时实际对象还没有分配内存，所以这些动作是在方法区上进行的
解析
解析在类加载中是非常重要的一环，是将符号引用替代为直接引用的过程。符号引用是一种定义，可以是任何字面上的含义，而直接引用就是直接指向目标的指针、相对偏移量。直接引用的对象都存在内存中。解析阶段负责把整个类激活，串成一个可以找到彼此的网，过程非常重要，这个过程主要分为以下几类
1、类或接口的解析
2、类方法解析
3、接口方法解析
4、字段解析
我们来看下经常发生的异常，就与这个阶段有关
1、java.lang.NoSuchFieldError 根据继承关系从下往上，找不到相关字段时的报错
2、java.lang.IllegalAccessError 字段或者方法，访问权限不具备时的错误
3、java.lang.NoSuchMethodError 找不到相关方法时的错误
解析过程保证了相互引用的完整性，把继承与组合推进到运行时。
初始化
真正开始执行一些字节码。
引入一个面试题
public class Test {
static int a =0;
static {
a=1;
b=1;
}
static int b=0;
public static void main(String[]args) {
System.out.println(a);
System.out.println(b);
}
}
正确输出结果是1 0
a和b唯一的区别就是他们的static代码块的位置。
引出一个规则：static语句块只能访问到定义在static语句块之前的变量，所以下面的代码是无法通过编译的
static {
b=b+1;
}
static b=1;
第二个规则：JVM会保证在子类的初始化执行之前，父类的初始化方法已经执行完毕
所以，JVM第一个被执行的类初始化方法一定是java.lang.Object。另外也意味着父类中定义的static语句块要优先于子类的
<cinit> 与<init>方法有什么区别？
主要是为了让你明白类的初始化和对象的初始化之间的差别
public class A {
static {System.out.println("1");}
public A() {
System.out.println("2");
}
}
public class B extends A{
static {
System.out.println("a");
}
public B() {
System.out.println("b");
}
public static void main(String[]args) {
A ab =new B();
ab = new B();
}
}
输出结果：1 a 2 b 2 b
结果分析：static 字段和static代码块属于是类的，在类的加载的初始化阶段就已经被执行。类的字节码信息被存放在方法区。在同一个类加载器下，只存在一份，因此static代码只会执行一次，对应的是<cinit> 方法。而在new新对象时，都会调用它的构造方法就是<init>，用来初始化对象的属性，每次创建的时候都会执行。因此上面代码中static方法只执行一次，对象的构造方法执行两次
类的加载器
整个类加载过程任务非常繁重，类加载器做的就是上面的几个步骤。类加载器中有不同等级的加载器，协作保证了JVM的安全性
几个类加载器
Bootstrap ClassLoader
加载器中的最底层，任何类的加载行为，都要经它访问。它的作用是加载核心类库，也就是rt.jar、resource.jar、charset.jar等。当然这些jar包的路径是可以指定的，可以通过参数来设置，-Xbootclasspath，这个加载器是C++编写的，随着JVM启动。、
App ClassLoader
程序中java类的默认加载器，有时候也叫做System ClassLoader。一般用来加载classpath下的其他jar包和.class文件，我们写的代码会首先尝试使用这个类加载器进行加载。
Custom ClassLoader
自定义加载器，支持一些个性化的扩展功能。
双亲委派机制
它的含义是除了顶层的启动类加载器以外，其余的加载器，在加载之前，都会委派给他的父加载器进行加载。这样一层层向上传递，直到祖先们都无法胜任，它才会真正的加载。
类加载的双亲委派机制，双亲在哪里？明明是单亲（单继承）
看下图（User ClassLodaer 就是上文中提到的Custom ClassLodaer）
111111.jpeg
上图可以看到，除了启动类加载器，每个加载器都有一个parent，并没有所谓的双亲。只是大家都普遍这么叫，所以不要被迷惑了
通过查看ClassLoader的loadClass方法，具体的加载过程是首先使用parent尝试进行类加载，parent失败后才轮到自己。同时这个方法时可以被覆盖的，也就是双亲委派机制并不一定生效。这样处理的好处在于Java类有了一定的优先级的层次划分关系。比如Object类，这个毫无疑问应该交给最上层的加载器进行加载，即使你覆盖了它，最终也是由系统默认的加载器进行加载的。
如果没有了双亲委派模型，就会出现多个不同的Object类，应用程序就会一片混乱。
一些自定义的类加载器
下面来聊聊打破双亲委派机制的一些自定义类加载器的案例
案例一：tomcat
tomcat进行war包进行分布程序，其实就是违反了双亲委派机制原则，简单看一下tomcat类加载器的层次结构
微信图片_20200227234711.png
对于一些需要加载的非基础类，会由一个叫做WebAppClassLoader的类加载器优先加载。等它加载不到的时候，再交给上层的ClassLoader进行加载。这个加载器用来隔绝不同应用的.class文件，比如两个应用，可能会依赖同一个不同版本的第三方文件，它们是相互没有影响的。
如果在同一个JVM里，运行着不兼容的两个版本，当然是需要自定义加载器才能完成的。
那么tomat如何打破双亲委派机制的？
可以看出图中的WebAppClassLoader，它加载自己目录下的.class文件并不会传递给父类的加载器，但是它却可以使用SharedClassLoader所加载的类，实现了共享和分离的功能
案例二:替换JDK的类
如何替换JDK中的类
例如当原生的HashMap类，无法满足我们的需要，需要修改的时候，就必须要使用到Java的endorsed技术。我们需要将自己的HashMap类打包成一个jar包，然后放在-Djava.endorsed.dirs指定的目录中。但是java.lang包下面的除外，因为这些都是特殊保护的。
因为上面提到的双亲委派机制，是无法直接在应用中替换JDK原生类。但是有时候又不得不进行一下增强、替换，所以Java团队提供了endorsed技术，用于替换这些类。这个目录下的jar包，会比rt.jar中的文件，优先级更高，可以被最先加载到
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