类加载机制

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类的加载步骤

1. 类的加载
2. 类的连接
3. 类的初始化

类的加载

当程序主动使用某个类时，如果该类未被加载到内存中，就会加载进内存，并为之创建一个java.lang.Class对象。类的加载由类加载器完成，JVM提供了系统类加载器，而开发者也可以通过继承ClassLoader基类来创建自己的类加载器。类加载器通常无须等到“首次使用”该类时加载该类，java虚拟机规范允许系统预先加载某些类。

通过使用不同的类加载器来加载不同来源的二进制数据

• 从本地文件系统加载class文件，这是前面绝大部分示例程序的类加载方式。
• 从JAR包加载class文件。
• 通过网络加载class文件。
• 把一个java源文件动态编译并执行。

类的连接

类加载之后，系统生成一个对应的Class对象，接着将会进入连接阶段。连接阶段负责把类的二进制数据合并到JRE中。分为以下三个阶段。

• 验证 ： 用于检验被加载的类是否有正确的内部结构，并和其他类协调一致。
• 准备 ： 负责为类的类变量分配内存，并设置默认初始值。
• 解析 : 将类的二进制数据中的符号引用替换成直接引用。

类的初始化

在类的初始化阶段，虚拟机负责对进行初始化，主要就是对类变量进行初始化。

类的初始化时机

1. 创建实例。
2. 调用某个类的类方法（静态方法）。
3. 访问某个类或者接口的类变量，或为该类变量赋值（静态变量）。
4. Class.forName()加载类。
5. 初始化某个类的子类。当初始化某个类的子类时，该子类的所有父类方法都会被初始化。
6. 直接使用java.exe命令来运行某个主类。

类加载器

类加载器负责将.class加载到内存中，并为之生成对应的java.lang.Class对象。一旦一个类被加载到JVM中，同一个类就不会被再次加载。同一个类指全限定类名(包名和类名的统称)和类加载器相同的情况下加载的出的类。
当JVM启动时，会形成由三个类加载器组成的初始类加载器的层次结构。

• Bootstrap ClassLoader： 根类加载器
• Extension ClassLoader ： 扩展类加载器
• System ClassLoader ： 系统类加载器

Bootstrap ClassLoader

被称为引导类加载器，负责加载java的核心类。可以通过执行java.exe命令时， 使用-Xbootclasspath选项或使用-D选项指定sun.boot.class.path系统属性值进行加载附加的类。该类不是java.lang.ClassLoader的子类。由JVM自身实现。

Extension ClassLoader

被称为扩展类加载器，负责加载JRE的扩展目录（jre/lib/ext或者由java.ext.dirs系统属性指定的目录）中的jar包的类。只需要把自己开发的类打包成JAR文件，放入到该目录下，既可以扩展核心类意外的新功能。

System ClassLoader

被称为系统类加载器，负责JVM启动时加载来自java命令的-classpath选项，java.class.path系统属性，或者CLASSPATH环境变量所制定的JAR包的类和类路径。程序可以通过ClassLoader的静态方法getSystemClassLoader()来获取系统类加载器。如果没有特别指定，则用户自定义的类加载器都以类加载器作为父加载器。

类加载机制

• 全盘负责 ：当一个类加载器负责加载某个类时，该类所依赖和引用的其他类也由该类加载器负责载入，除非显示使用另外一类加载器载入。
• 父类委托 ： 先让父类加载器尝试加载该类，加载失败才尝试从自己类路径中加载该类。
• 缓存机制 ： 类加载过就会被缓存，所以类加载前都会从缓存中找，缓存没有的情况下才会进行加载。

类加载器的加载步骤

1. 检测类是否加载过，有则直接返回java.lang.Class对象，加载结束。
2. 父类加载器是否存在
   
   • 存在 使用父类加载器载入目标类
     
     • 加载成功 返回类对象
     • 加载失败 当前类加载器相关的类路径中寻找，找到则从文件中载入该类。返回类对象
   • 不存在 使用根加载器加载目标类。
     
     • 加载成功 返回类对象
     • 加载失败 抛出ClassNotFoundException。