类加载机制

1、类加载的时机

类从被加载到虚拟机内存中开始，到卸载出内存为止，它的整个生命周期包括：加载（Loading）、验证（Verification）、准备（Preparation）、解析（Resolution）、初始化（Initialization）、使用（Using）和卸载（Unloading）。

    

2、有且只有以下五种情况必须立即对类进行（初始化）

①遇到new、getstatic、pusstatic或invokestatic这4条字节码zhiling时，如果类没有进行过初始化，则需要先出发其初始化。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，则需要先出发其初始化。

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，用户需呀执行一个要执行的主类（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的动态语言支持时，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过初始化，则需要先触发其初始化。

3、以上5种引用被称为主动引用，以下是被动引用的例子

    

4、加载。虚拟机完成以下三件事

通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流

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

在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，最为方法区这个类的各种数据的访问入口。

说明:加载二进制字节流的来源

从zip包中获取，最终成为日后jar、ear、war格式的基础

从网络中获取。典型应用applet

运行时计算生成。使用场景动态代理技术，java.lang.reflect.Proxy

由其他文件生成，典型场景是jsp应用，即由jsp文件生成对应的class类

从数据库中读取，中间件服务器

数组类加载说明：数组类本身不通过类加载器创建，她由java虚拟机直接创建的。单数组类与类加载器仍然有很密切的关系，因为数组类的元素类型（elementType，指的是数组去掉所有维度的类型）最终是要靠类加载器去创建，一个数组类。

5、验证：是连接阶段的第一步，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，并且不会危害虚拟机自身的安全。

文件格式验证：字节流是否符合Class文件格式的规范

元数据验证：对字节码描述的信息进行语义分析

字节码验证：通过数据流和控制流分析，确定程序语义是合法的、符合逻辑的

符号引用验证：虚拟机将符号转化为直接引用的时候

6、准备：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。这个阶段进行内存分配的仅包括类变量（被static修饰的变量），而不包括实例变量，实例变量将会在对象实例化时随着对象一起分配在java堆中。其次，这里所说的初始值“通常情况”下是数据类型的零值。public static int value=123；准备阶段是0，程序被编译后value=123。“特殊情况”

：如果类字段的字段属性变种ConstangVaule属性，那在准备阶段变量value就会被初始化为ConstangValue属性所指定的值。

7、解析：虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程。

        类或接口的解析

        字段解析

        类方法解析

        接口方法解析

8、初始化：执行类构造器方法的过程

①     <clinit>()方法是由编译器自动收集类中的所有类变量的赋值动作和静态语句块（static{}块）中的语句合并产生的，编译器收集的顺序是由语句在源文件中出现的顺序所决定的，静态语句块中只能访问到定义在静态语句块之前的变量，定义在它之后的变量，在前面的静态语句块可以赋值，但是不能访问

②    <clinit>()方法与类的构造函数不同，她不需要显示地调用父类构造器，虚拟机会保证在子类的<clinit>()方法执行之前，父类的<clinit>()方法已经执行完毕。

③    由于父类的<clinit>()方法先执行，也就意味着父类中定义的静态语句块要优先于子类的变量赋值操作。

    

④    <clinit>()方法对与类或接口来说并不是必须的，如果一个类中没有静态语句块，也没有对变量的赋值操作，那么编译器可以不为这个类生成<clinit>()方法。

⑤    接口中不能使用静态语句块，单任然有变量初始化的赋值操作，因此接口与类一样都会生成<clinit>()方法。但接口与类不同的是，执行接口的<clinit>()方法不需要先执行父接口的<clinit>()方法。只有单父接口中定义的变量使用时，符接口才会初始化。另外，接口的实现类在初始化时也一样不会执行接口的<clinit>()方法。

⑥    虚拟机会保证一个类的<clinit>()方法在多线程环境中被正确地加锁、同步，如果多个线程同时去初始化一个类，那么只会有一个线程去执行这个类的<clinit>()方法，其他线程都需要阻塞等待，知道活动线程执行<clinit>()方法完毕。如果一个类的<clinit>()方法中有耗时很长的操作，就可能造成多个进程阻塞，在实际应用中这种阻塞往往是很隐蔽的。

9、类加载器

① 类与类加载器

类加载器虽然只用于显示类的加载动作，但它在java程序中起到的作用却远远不限于类加载阶段。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，即比较两个类是否相等，只有在这两个类是由同一个类加载器加载的前提下才有意义，否则，及时这两个类来源同一个Class文件，呗同一个虚拟机加载，只要加载他们的类加载器不同，那这两个类必定不相等。

以上为false的结果，因为虚拟机中存在勒两个ClassLoaderTest类，一个是由系统应用程序类加载器加载的，另一个是由我们自定义的类加载器加载的，虽然都来自同一个Class文件，但依然是两个独立的类，做对象所属类型检查是结果自然为false。

② 双亲委派模型

从java虚拟机的角度来讲，只存在两种不同的类加载器：一种是启动类加载器(bootstrap classloader)，这个类加载器使用C++语言实现，是虚拟机自身的一部分；另一种就是所有其他的类加载器，这些类加载器都由java语言实现，独立于虚拟机外部，并且圈都继承自抽象类java.lang.ClassLoader。

        ①启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)：负责将存放在\lib目录中的，或者被-Xbootclasspath参数锁指定的路径中的，并且是虚拟机是被的类库加载到虚拟机内存中。启动类加载器无法被java程序直接引用，用户在编写自定义类加载器时，如果需要把加载请求委派给引导类加载器，那直接使用null代替即可

        ②扩展类加载器(Extension ClassLoader)：这个加载器由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现，它负责\lib\ext目录中的，或者被java.ext.dirs系统变量所指定的路径中的所有类库，开发者可以直接使用扩展类加载器。

        ③应用程序类加载器(Application ClassLoader)：这个类加载器由sun.misc.Launcher$AppClassLoader实现。由于这个类加载器时ClassLoader中的getSystemClassLoader()方法的返回值，所以一边称他为系统类加载器。它负责加载用户类路径(ClassPath)上所指定的类库，开发者可以直接使用这个类加载器，如果应用程序中国没有自定义过自己的类加载器，一边情况下这个就是程序中默认的类加载器。

双亲委派模型(Parents Delegation Model)：要求除了顶层的启动类加载器外，其余的类加载器都硬蛋有自己的父类加载器。这里类加载器之间的负责关系一边不会一继承的管事来实现，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：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，每一个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送到顶层的启动类加载器中，只有当附加在前反馈自己无法完成这个加载请求时，自加载器才会尝试自己去加载。

破坏双亲委派模型

        ①jdk1.2上线后为了保证类加载机制复合双亲模式，并兼容之前的代码在ClassLoader中新加了一个findClass()方法。

        ②基础类调用用户的代码。如JNDI（需要调用独立厂商实现并部署的应用程序的ClassPath下的jndi接口提供者SPI，service provider interface），但启动类加载器不可能认识这些代码，java开发团队引入线程上下文类加载器(Thread Context ClassLoader)。java中所有涉及spi的加载动作基本上都采用这种方式。如JNDI,JDBC,JAXB,JBI

        ③用户对程序动态性的追求导致的。代码如替换、模块热部署。