java类的加载机制

Java类的加载机制

1.类的加载，连接和初始化

1.1 JVM和类

• Java虚拟机是可运行JAVA代码的假想计算机.
• Java源文件通过编译器，能够产生相应的.class文件，也就是字节码文件，而字节码文件又通过Java虚拟机中的解释器(java虚拟机指令集)编译成特定机器上的机器码。
• Java源文件—->编译器—->字节码文件
• 字节码文件—->jvm—->机器码

当调用Java命令运行某个Java程序时，该命令将会启动一个Java虚拟机进程，不管该程序有多么复杂，该程序启动了多少个线程，他们都处于该Java虚拟机进程里。同一个JVM的所有线程，所有变量都处于同一个进程里，它们都使用该JVM的内存区，当系统出现以下几种情况时，JVM进程会被终止。

• 程序运行到最后正常结束
• 程序运行到使用System.exit()或Runtime.getRuntime().exit()代码结束程序。
• 程序执行过程中遇到未捕获的异常或错误而结束。
• 程序所在平台强制结束JVM进程。

public class A{  public static int a = 6;}public class Test1{   public static void mian(String[] args){        A a = new A();        a.a++;        System.out.println(a.a);        //输出结果为7    }}public class Test2{   public static void mian(String[] args){        A a = new A();        System.out.println(a.a);        //输出结果为6    }}

两次运行Java程序处于两个不同的JVM进程中，两个JVM之间不会共享数据。

1.2 类的加载

当程序主动使用某一个类时，如果该类还未被加载到内存中，则系统会通过加载，连接，初始化三个步骤来对该类进行初始化。类加载指的是将类的class文件读入内存，并为之创建一个java.lang.Class对象。类加载器通常由JVM提供，通过使用不同的类加载器，可以从不同来源加载类的二进制文件。

• 本地文件系统加载class文件
• 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，并执行加载

1.3 类的连接

当类被加载之后，系统为之生成一个对应的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，类连接分为三个阶段。

• 验证：验证阶段用于检验被加载的类是否正确的内部结构，并和其他类协调一致。
• 准备：类准备阶段则负责为类的变量分配内存，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。

1.4类的初始化

在类的初始化阶段，虚拟机负责对类进行初始化，主要就是对类变量进行初始化，在java类中对类变量指定初始值有两种方式。
- 声明变量时指定初始值
- 使用静态初始化块为类变量指定初始值

1.5 类的初始化时机

• 创建类实例
• 调用某个类的静态方法
• 访问某个类的变量
• 初始化某个类有父类时，该类的所有父类都要初始化
• 直接使用java.exe命令来运行某个类
• 使用反射方式来强制创建某个类或接口对应的java.lang.Class对象

2 类加载器

2.1 类加载器简介

类加载器负责将.calss文件加载到内存中，并为之生成对应的java.lang.Class对象。一旦一个类被载入JVM中，同一个类就不会被再次载入了。一个类的全限定类名和其类加载器作为其唯一标识。当JVM启动时，会形成由三个类加载器组成的初始类加载器。

• Bootstrap ClassLoader:
  根类加载器，它负责加载Java的核心类，他非常特殊，它并不是java.lang.ClassLoader的子类，而是JVM自身实现的。
• Extension ClassLoader:
  扩展类加载器，它负责加载JRE的扩展目录（jre/lib/ext)
• System ClassLoader:
  系统类加载器,它负责加载来自java命令的-classpath选项，java.class.path系统属性，或者CLASSPATH环境变量所指定的JAR包和类路径。

2.2 类加载机制

JVM的类加载机制主要有如下三种
- 全盘负责:
所谓全盘负责，就是当一个类加载器负责加载某个Class时，该Class所依赖的和引用的其他Class也将由该类加载器负责载入，除非显式使用另外一个类加载器来载入。
- 父类委托:
所谓父类委托，则是先让parent(父）类加载器视图加载该Class，只有在父类加器无法加载该类时才尝试从自己的路径中加载该类。
- 缓存机制:
缓存机制将会保证所有加载过的Class都会被缓存，当程序中需要使用某个Class时，类加载器先从缓冲区中搜索该Class，只有当缓存区中不存在该Class对象时，系统才会读取该类对应的二进制数据，并将起转成Class对象，存入缓冲区中。这就是为什么修改了Class后，必须重新启动JVM，程序所做的修改才会生效的原因。