JVM---虚拟机类加载机制与类加载器

虚拟机类加载机制

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。

类从被加载到虚拟机内存中开始，到卸载出内存为止，整个生命周期包括：   加载---连接（验证，准备，解析）---初始化---使用---卸载

对于初始化阶段，虚拟机规范严格规定了有且只有5种情况必须进行初始化操作（加载，验证，准备自然需要要此之前开始）：

1。 遇到new，getstatic,putstatic,invokestatic这4条字节码指令时，这4条指令最常见的java代码场景是：使用new实例化的时候，读取或设置类的静态字段（被final修饰，已在编译期把结果放入常量池的静态字段除外），调用一个类的静态方法时。

2.使用java.lang.reflect包的方法堆类进行反射时。

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

4.虚拟机启动时，用户要指定一个要执行的主类（包含main的类），虚拟机会先初始化这个类

5.当使用JDK1.7的动态语言支持时。

这5种场景称为对一个类进行主动引用，除此之外，所有引用类的方式都不会触发初始化，称为被动引用。

类加载过程

1.加载：  

虚拟机完成3件事：

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。

在内存中实例化的class对象并没有明确是在堆中，对于HotSpot虚拟机，他在方法区中，虽然他是对象。

加载阶段尚未完成，连接可能已经开始。

2.验证

这一阶段的目的是保证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的安全。

包括了 文件格式验证、元数据验证、字节码验证、符号引用验证

3.准备

准备阶段正式为类变量分配内存并设置类变量的初始值，这些变量所使用的内存都将在方法区中进行分配。

注意：这里说的变量是指static修饰的变量，而不包括实例变量，实例变量会在对象实例化的时候随着对象一起分配在java堆中。 其次这里说的初始值通常情况下时数据类型的零值 例如  public static int value=100;  变量value的值为0，因为这时候尚未开始执行java的任何方法，而把value赋值为100的putstatic指令是在程序被编译之后，存放于类构造器<clinit>()方法中，所以赋值将在初始化阶段才会执行

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

5.初始化

在准备阶段，变量已经赋过一次值了，而在初始化阶段，则根据程序员通过程序制定的主观计划去初始化类变量和其他资源。 初始化是执行类构造器<clinit>()方法的过程。

<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中的语句合并产生的，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可以赋值，但是不能访问。

<clinit>()方法与实例构造器<init>()不同，他无需显示的调用父类构造器，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。因此在虚拟机中第一个执行的<clinit>()方法肯定是Object。

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

<clinit>()方法不是必须的，若一个类中没有静态语句块也没有对变量的赋值操作，那么<clinit>()方法可以不存在。

接口的<clinit>()方法，不需要先执行父类的<clinit>()方法。只有当父类中定义的变量使用时，父接口才会初始化。

虚拟机保证一个类的<clinit>()方法在多线程环境下能被正确加锁，同步。

类加载器

类加载阶段的“通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流”交给Java虚拟机外部去实现，实现这个动作的代码模块称为类加载器。

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定其在虚拟机中的唯一性，也就是说，比较两个类是否相等，只有在两个类是由同一个类加载器的前提下才有意义，否则即使2个类来自一个Class文件，都不相同。

类加载器的双亲委派模型：

使用它的好处是：保证了java程序的稳定运行。例如类Object，它放在rt.jar中，无论哪个类加载器要加载这个类，最终都是委派给启动类加载器进行加载。如果没有该模型，那么用户自己编写了一个Object类并放在程序的ClassPath中，那系统将出现多个Object类。双亲委派的代码都集中在java.lang.ClassLoader的loadClass()中。