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Java类加载机制

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Java类加载机制

类加载过程

共有五个过程:

加载-Loading

加载是类加载过程中的一个阶段， 这个阶段会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入口。

这里不一定要从 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-Verification

这一阶段的主要目的是为了确保 Class 文件的字节流中包含的信息是否符合当前虚拟机的要求，并
且不会危害虚拟机自身的安全。

准备-Preparation

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： 

1
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 put static 指令是
程序被编译后， 存放于类构造器方法之中。

但是注意如果声明为： 

1
public static final int v = 8080;

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

解析-Resolution

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：

  1. CONSTANT_Class_info
  2. CONSTANT_Field_info
  3. CONSTANT_Method_info
    等类型的常量。
符号引用

符号引用与jvm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jvm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jvm规范的 Class 文件格式中

直接引用

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

初始化-Initialization

初始化阶段是类加载最后一个阶段，前面的类加载阶段之后，除了在加载阶段可以自定义类加载
器以外，其它操作都由 JVM 主导。到了初始阶段，才开始真正执行类中定义的 Java 程序代码。 初始化阶段是执行类构造器方法的过程。

类构造器<client>

方法是由编译器自动收集类中的类变
量的赋值操作和静态语句块中的语句合并而成的。虚拟机会保证子方法执行之前，父类
的方法已经执行完毕， 如果一个类中没有对静态变量赋值也没有静态语句块，那么编译
器可以不为这个类生成()方法。

注意以下几种情况不会执行类初始化：

  1. 通过子类引用父类的静态字段，只会触发父类的初始化，而不会触发子类的初始化。
  2. 定义对象数组，不会触发该类的初始化。
  3. 常量在编译期间会存入调用类的常量池中，本质上并没有直接引用定义常量的类，不会触
    发定义常量所在的类。
  4. 通过类名获取 Class 对象，不会触发类的初始化。
  5. 通过 Class.forName 加载指定类时，如果指定参数 initialize 为 false 时，也不会触发类初
    始化，其实这个参数是告诉虚拟机，是否要对类进行初始化。
  6. 通过 ClassLoader 默认的 loadClass 方法，也不会触发初始化动作。

类加载器

JVM 通过双亲委派模型进行类的加载， 当然我们也可以通过继承 java.lang.ClassLoader
实现自定义的类加载器。

启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)

负责加载 JAVA_HOME\lib 目录中的， 或通过-Xbootclasspath 参数指定路径中的， 且被
虚拟机认可（按文件名识别， 如 rt.jar） 的类。

扩展类加载器(Extension ClassLoader)

负责加载 JAVA_HOME\lib\ext 目录中的，或通过 java.ext.dirs 系统变量指定路径中的类
库。

应用程序类加载器(Application ClassLoader)

负责加载用户路径（classpath）上的类库。

双亲委派

当一个类收到了类加载请求，首先不会尝试自己去加载这个类，而是把这个请求委派给父
类去完成，每个层次类加载器都是如此，因此所有的加载请求都应该传送到启动类加载其中，
只有当父类加载器反馈自己无法完成这个请求的时候（在它的加载路径下没有找到所需加载的
Class）， 子类加载器才会尝试自己去加载。

采用双亲委派的一个好处是比如加载位于 rt.jar 包中的类 java.lang.Object，不管是哪个加载器加载这个类，最终都是委托给顶层的启动类加载器进行加载，这样就保证了使用不同的类加载器最终得到的都是同样一个 Object 对象