一、类加载

jdk

jdk是一套java开发工具，其中包括了java运行时环境jre，在jre中有jvm(java虚拟机)，代码运行在jvm中

如下图所示，JVM类加载机制分为五个部分：加载，验证，准备，解析，初始化，下面我们就分别来看一下这五个过程。

类加载过程

1．概述

       Class文件由类装载器装载后，在JVM中将形成一份描述Class结构的元信息对象，通过该元信息对象可以获知Class的结构信息：如构造函数，属性和方法等，Java允许用户借由这个Class相关的元信息对象间接调用Class对象的功能。

        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，这就是虚拟机的类加载机制

2.工作机制

类装载器就是寻找类的字节码文件，并构造出类在JVM内部表示的对象组件。在Java中，类装载器把一个类装入JVM中，要经过以下步骤：

(1) 装载：查找和导入Class文件；

(2) 链接：把类的二进制数据合并到JRE中；

 (a)校验：检查载入Class文件数据的正确性；

 (b)准备：给类的静态变量分配存储空间；

 (c)解析：将符号引用转成直接引用；

(3) 初始化：对类的静态变量，静态代码块执行初始化操作

【装载】

 在装载阶段，虚拟机需要完成以下3件事情

        (1) 通过一个类的全限定名来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) 在Java堆中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区这些数据的访问入口。

虚拟机规范中并没有准确说明二进制字节流应该从哪里获取以及怎样获取,这里可以通过定义自己的类加载器去控制字节流的获取方式。注意这里不一定非得要从一个Class文件获取，这里既可以从ZIP包中读取（比如从jar包和war包中读取），也可以在运行时计算生成（动态代理），也可以由其它文件生成（比如将JSP文件转换成对应的Class类）。

【验证】

    虚拟机如果不检查输入的字节流，对其完全信任的话，很可能会因为载入了有害的字节流而导致系统奔溃。

【准备】

准备阶段是正式为类变量分配内存并设置类变量的初始值阶段，即在方法区中分配这些变量所使用的内存空间。注意这里所说的初始值概念，比如一个类变量定义为：

public static int v = 8080;

实际上变量v在准备阶段过后的初始值为0而不是8080，将v赋值为8080的putstatic指令是程序被编译后，存放于类构造器方法之中，这里我们后面会解释。

但是注意如果声明为：

public static final int v = 8080;

在编译阶段会为v生成ConstantValue属性，在准备阶段虚拟机会根据ConstantValue属性将v赋值为8080。

【解析】

解析阶段是指虚拟机将常量池中的符号引用替换为直接引用的过程。符号引用就是class文件中的：

CONSTANT_Class_info

CONSTANT_Field_info

CONSTANT_Method_info

等类型的常量。

下面我们解释一下符号引用和直接引用的概念：

符号引用与虚拟机实现的布局无关，引用的目标并不一定要已经加载到内存中。各种虚拟机实现的内存布局可以各不相同，但是它们能接受的符号引用必须是一致的，因为符号引用的字面量形式明确定义在Java虚拟机规范的Class文件格式中。

直接引用可以是指向目标的指针，相对偏移量或是一个能间接定位到目标的句柄。如果有了直接引用，那引用的目标必定已经在内存中存在。

【类初始化】

      (1) 遇到new、getstatic、putstatic或invokestatic这4条字节码指令时，如果类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。生成这4条指令的最常见的Java代码场景是：使用new关键字实例化对象的时候，读取或设置一个类的静态字段（被final修饰、已在编译期把结果放入常量池的静态字段除外）的时候，以及调用一个类的静态方法的时候。

      (2) 使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用的时候，如果类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。

      (3) 当初始化一个类的时候，如果发现其父类还没有进行过初始化，则需要先触发其父类的初始化。

      (4)当虚拟机启动时，用户需要指定一个要执行的主类（包含main()方法的那个类），虚拟机会先初始化这个主类。

只有上述四种情况会触发初始化，也称为对一个类进行主动引用，除此以外，所有其他方式都不会触发初始化，称为被动引用

代码清单1

被动初始化

上述代码运行后，只会输出【---SuperClass init】, 而不会输出【SubClass init】,对于静态字段，只有直接定义这个字段的类才会被初始化,因此，通过子类来调用父类的静态字段，只会触发父类的初始化,但是这是要看不同的虚拟机的不同实现。

代码清单2

被动初始化

此处不会引起SuperClass的初始化，但是却触发了【[Ltest.SuperClass】的初始化，通过arr.toString()可以看出，对于用户代码来说，这不是一个合法的类名称，它是由虚拟机自动生成的，直接继承于Object的子类，创建动作由字节码指令newarray触发,此时数组越界检查也会伴随数组对象的所有调用过程，越界检查并不是封装在数组元素访问的类中，而是封装在数组访问的xaload,xastore字节码指令中.

代码清单3

被动初始化

对常量ConstClass.value 的引用实际都被转化为NotInitialization类对自身常量池的引用，这两个类被编译成class后不存在任何联系。

示例题：类加载器与类的”相同“判断

类加载器除了用于加载类外，还可用于确定类在Java虚拟机中的唯一性。

即便是同样的字节代码，被不同的类加载器加载之后所得到的类，也是不同的。

通俗一点来讲，要判断两个类是否“相同”，前提是这两个类必须被同一个类加载器加载，否则这个两个类不“相同”。

这里指的“相同”，包括类的Class对象的equals()方法、isAssignableFrom()方法、isInstance()方法、instanceof关键字等判断出来的结果。