【Java】类加载

1.研究Java类加载目的

便于我们使用自定义类加载器；对于理解编译原理也有很大帮助。

2.研究Java类载作用

2.1 加密。java代码很容易被反编译，如果你需要把自己的代码进行加密，可以先将编译后的代码用某种加密算法加密，然后实现自己的类加载器，负责将这段加密后的代码还原，以被操作系统所识别。这样，别人看到的是加密后的.class文件，无法进行反编译。

2.2从指定来源加载。如果字节码文件不是采用标准的方式来加载代码，可能从数据库或者网络上加载，就需要自定义类加载器，从指定路径加载类文件。也为android的插件技术和热更新提供了支持。

2.3性能。基于实际情况，动态创建代码并执行。

3.概述

Class文件由类装载器装载后，在JVM中将形成一份描述Class结构的元信息对象，通过该元信息对象可以获知Class的结构信息：如构造函数，属性和方法等，Java允许用户借由这个Class相关的元信息对象间接调用Class对象的功能。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。

4.具体工作机制

Java源文件*.java-->java编译器-->字节码文件（*.class）-->类装载器-->字节码校验器-->解释器-->操作系统，整个文件被load到内存区，一系列动作之后，最终形成了操作系统可以识别的代码，操作系统找到程序入口main方法开始执行。其中，heap（new出来的东西放在里面）、stack（局部变量）、data segment（静态变量或字符串常量）、code segment（存放代码）。

JVM将Main.class加载到内存如下：首先，寻找JRE目录，找到jvm.dll，并初始化JVM；然后产生一个Bootstrap Loader（启动类加载器），Bootstrap Loader自动加载Extended Loader(标准扩展类加载器)，并将其父loader设置为Bootstrap loader;Bootstrap Loader自动加载Appclass loader（系统类加载器），并将其父loader设为Extended Loader。最后由Appclass loader加载Main类。

加载过程包括： 加载（loading）----验证(Vertification)----准备(Preparation)----解析(Resolution)-----初始化(Initialization)----使用(using)-----卸载(unloading)

加载：查找和导入Class文件；可以使用系统的加载器，也可以是自定义的加载器；比如从jar war 读取class文件，当然android中通过自定义加载器还可以读取dex中文件。

校验：检查载入Class文件数据的正确性；包括文件格式验证，元数据验证，字节码验证，符号引用验证

准备：给类的静态变量分配存储空间；

解析：将符号引用转成直接引用；包括类或接口的解析，字段解析，类方法解析，接口方法的解析，

初始化：对类的静态变量，静态代码块执行初始化操作

5.类加载器

(1) Bootstrap ClassLoader : 将存放于JRE\lib目录中的，或者被-Xbootclasspath参数所指定的路径中的，并且是虚拟机识别的（仅按照文件名识别，如 rt.jar 名字不符合的类库即使放在lib目录中也不会被加载）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

(2) Extension ClassLoader : 将JRE\lib\ext目录下的，或者被java.ext.dirs系统变量所指定的路径中的所有类库加载。开发者可以直接使用扩展类加载器。

(3) Application ClassLoader : 负责加载用户类路径(ClassPath)上所指定的类库,开发者可直接使用。

java.lang.ClassLoader中几个最重要的方法:

 //加载指定名称（包括包名）的二进制类型，供用户调用的接口

public Class<?> loadClass(String name);

//加载指定名称（包括包名）的二进制类型，同时指定是否解析（但是，这里的resolve参数不一定真正能达到解析的效果），供继承用

protected synchronized Class<?> loadClass(String name, boolean resolve);

protected Class<?> findClass(String name)

//定义类型，一般在findClass方法中读取到对应字节码后调用，可以看出不可继承（说明：JVM已经实现了对应的具体功能，解析对应的字节码，产生对应的内部数据结构放置到方法区，所以无需覆写，直接调用就可以了）

protected final Class<?> defineClass(String name, byte[] b, int off, int len) throws ClassFormatError{}

6.双亲委派模型

如果一个类加载器收到类加载的请求，他首先不会自己去加载这个类， 而是把这个请求委派给父类去执行，父类返回信息说自己不能完成请求，才会由自己来执行，好处就是比如Object类是基类，很多类都是继承他 所以得先加载这个类。破坏这个模型：代码热替换，热部署的出现，OSGI环境下不再是树状结构，发展成为了网状的结构，

7.反射

Reflection机制允许程序在正在执行的过程中，利用Reflection APIs取得任何已知名称的类的内部信息，包括：package、 type parameters、 superclass、 implemented interfaces、 inner classes、 outer classes、 fields、 constructors、 methods、 modifiers等，并可以在执行的过程中，动态生成instances、变更fields内容或唤起methods。

参考资料：《深入理解java虚拟机》

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