四、JVM之类加载

虚拟机如何加载Class文件？
Class文件中的信息进入到虚拟机后会发生什么变化？
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。

类的生命周期

何时加载?

• 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，则需要先触发初始化。
     场景：new 实例化对象时候、读取或设置一个类的静态字段的时候，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，则需要先触发期初始化。
• 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。
• 5)当使用JDK1.7的动态语言支持的，如果一个java.lang.invoke.MethodHandle实例最后的解析结果REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic的方法句柄，并且这个方法句柄所对应的类没有进行初始化，则需要先触发其初始化。

类加载过程

1.加载

在该阶段，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)在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口。
  获取类的二进制字节流是开发人员可控性最强的，开发人员可以定义自己的类加载器去控制字节流的获取方式（重写loadClass()方法）。
  数组类加载
• 1)如果数组的组件类型是引用类型，则递归加载这个组件类型，数组将在加载该组件类型的类加载器的类名称空间上被标识
• 2)如果数组的组件类型不是引用类型(如int[]数组)，Java虚拟机将会把数组标记与引导类加载器关联。
• 3)数组类的可见性与它的组件类型的可见性一致，如果组件类型不是引用类型，那数组类的可见性将默认为public。

2.验证

验证是连接阶段的第一步，这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，并且不会危害虚拟机自身的安全。

• 1)文件格式验证
• 2)元数据验证
• 3)字节码验证
• 4)符号引用验证

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值的阶段，这些变量所使用的内存都将在方法区中进行分配。

数据类型	零值
int	0
long	0L
short	(short)0
char	'\u0000'
byte	(byte)0
boolean	false
float	0.0f
double	0.0d
reference	null

4.解析

解析阶段是虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程。

• 符号引用:以一组符号来描述所引用的目标，符号可以是任何形式的字面量，只要使用时能无歧义地定位到目标即可。
• 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。
• 1)类或接口的解析
• 2)字段解析
• 3)类方法解析
• 4)接口方法解析

5初始化

初始化阶段是执行类构造器<clinit>()方法的过程。

类加载器

类加载器实现的是类加载过程中的第一步“通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流”。类加载器在类的层次划分、OSGi、热部署、代码加密等领域大放异彩。
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Java虚拟机中的唯一性，每一个类加载器，都拥有一个独立的类名称空间。

1.双亲委派模型

• 1)启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）一般加载类库
• 2)扩展类加载器(Extension ClassLoader)一般加载扩展库
• 3)应用程序类加载器（Application ClassLoader）

classloader.png

父子之间的关系一般不会用继承的关系来实现，而是都使用组合关系来复用父加载器的代码。
双亲委派模型的工作过程是:如果一个类加载器收到了类加载的请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把这个请求委派给父类加载器去完成，每一层次的类加载器都是如此，因此所有的加载请求最终都应该传递到顶层的启动类加载器中，只有当父加载器反馈自己无法完成这个请求时，子加载器才会去尝试自己去加载。

2.破坏双亲委派模型

OSGi中对类加载器的使用时很值得学习的，弄懂了OSGi的实现，就可以算是掌握了类加载的精髓。