【JVM】jvm的类加载机制

什么是加载机制

• Java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，这个过程被称作虚拟机的类加载机制；

类的生命周期

• 类从被加载到虚拟机内存中开始，到卸载出内存为止，它的整个生命周期包括：加载，验证，准备，解析，初始化，使用，卸载这7个阶段；
• 其中其中验证、准备、解析3个部分统称为连接；
  
  加载、验证、准备、初始化和卸载这五个阶段的顺序是确定的，类型的加载过程必须按照这种顺序按部就班地开始，而解析阶段则不一定：它在某些情况下可以在初始化阶段之后再开始，这是为了支持Java语言的运行时绑定特性（也称为动态绑定或晚期绑定）

注意，这里的几个阶段是按顺序开始，而不是按顺序进行或完成，因为这些阶段通常都是互相交叉地混合进行的，通常在一个阶段执行的过程中调用或激活另一个阶段；

加载

• Java虚拟机把描述类的数据从Class文件加载到内存

验证

• 确保被加载的类的正确性
• 验证是连接阶段的第一步，这一阶段的目的是为了确保Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求

准备

• 为类的静态变量分配内存，并将其初始化为默认值
• 准备阶段是正式为类变量分配内存并设置类变量初始值的阶段，这些变量所使用的内存都将在方法区中进行分配；
• 进行内存分配的仅包括类变量（被static修饰的变量），而不包括实例变量，实例变量将会在对象实例化时随着对象一起分配在Java堆中；
• 这里所设置的初始值通常情况下是数据类型默认的零值(如0、0L、null、false等)，而不是被在Java代码中被显式地赋予的值；

解析

• 把类中的符号引用转换为直接引用
• 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

符号引用和直接引用的区别

符号引用：虚拟机未给变量分配内存空间，只是一个符号而已；
直接引用：虚拟机已经给变量分配了内存空间，有真实的指针指向；

初始化

• 对类的静态变量，静态代码块执行初始化操作（执行类构造器、类变量赋值、静态语句块）
• 类初始化步骤：
  1. 假如这个类还没有被加载和连接，则程序先加载并连接该类
  2. 假如该类的直接父类还没有被初始化，则先初始化其直接父类
  3. 假如类中有初始化语句，则系统依次执行这些初始化语句

使用

• 类访问方法区内的数据结构的接口， 对象是Heap区的数据

卸载

• Java虚拟机将结束生命周期的几种情况
  1. 执行了System.exit()方法
  2. 程序正常执行结束
  3. 程序在执行过程中遇到了异常或错误而异常终止
  4. 由于操作系统出现错误而导致Java虚拟机进程终止

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类加载器

• 通过一个类的全限定名来获取描述此类的二进制字节流，实现这个动作的代码模块称为“类加载器”；
• 类加载器层级：
  
• 启动类加载器
  • 用C++语言实现，是虚拟机自身的一部分，它负责将/lib路径下的核心类库，无法被Java程序直接引用
• 扩展类加载器
  • 用Java语言实现，它负责加载/lib/ext目录下或者由系统变量-Djava.ext.dir指定位路径中的类库，开发者可以直接使用
• 应用程序类加载器（系统类加载器）
  • 用Java语言实现，它负责加载系统类路径ClassPath指定路径下的类库，开发者可以直接使用

双亲委派机制

• 如果父类加载器可以完成类加载任务，就成功返回，倘若父类加载器无法完成此加载任务，子加载器才会尝试自己去加载，这就是双亲委派机制；

优点

• 通过这种层级关可以避免类的重复加载，当父亲已经加载了该类时，就没有必要子ClassLoader再加载一次；
• 其次防止恶意覆盖Java核心API；