JVM 类加载机制详解 与类加载器

加载

• 加载是类加载过程当中的一个阶段，这个阶段会在内存中生成一个表明这个类的java.lang.Class对象，做为方法区这个类的各类数据的入口。
  • 注意这里不必定非得要从一个Class文件获取，这里既能够从ZIP包中读取（好比从jar包和war包中读取），也能够在运行时计算生成（动态代理），也能够由其它文件生成（好比将JSP文件转换成对应的Class类）。

验证

• 这一阶段的主要目的是为了确保Class文件的字节流中包含的信息是否符合当前虚拟机的要求，而且不会危害虚拟机自身的安全。

准备

• 准备阶段是正式为类变量分配内存并设置类变量的初始值阶段
  • 即在方法区中分配这些变量所使用的内存空间。
  • 注意这里所说的初始值概念，好比一个类变量定义为：
    • public static int v = 8080;
      • 实际上变量v在准备阶段事后的初始值为0而不是8080
      • 将v赋值为8080的putstatic指令是程序被编译后，存放于类构造器<client>方法之中
  • 可是注意若是声明为：
    • public static final int v = 8080;
      • 在编译阶段会为v生成ConstantValue属性，在准备阶段虚拟机会根据ConstantValue属性将v赋值为8080。

解析

• 解析阶段是指虚拟机将常量池中的符号引用替换为直接引用的过程。
  • 符号引用就是class文件中的：
    • CONSTANT_Class_info
    • CONSTANT_Field_info
    • CONSTANT_Method_info
  • 下面咱们解释一下符号引用和直接引用的概念：
    • 符号引用与虚拟机实现的布局无关，引用的目标并不必定要已经加载到内存中。
      • 各类虚拟机实现的内存布局能够各不相同，可是它们能接受的符号引用必须是一致的，
      • 由于符号引用的字面量形式明肯定义在Java虚拟机规范的Class文件格式中。
    • 直接引用能够是指向目标的指针，相对偏移量或是一个能间接定位到目标的句柄。
      • 若是有了直接引用，那引用的目标一定已经在内存中存在。

初始化

• 初始化阶段是类加载最后一个阶段，前面的类加载阶段以后，除了在加载阶段能够自定义类加载器之外，其它操做都由JVM主导。
• 到了初始阶段，才开始真正执行类中定义的Java程序代码。
• 初始化阶段是执行类构造器<client>方法的过程。
  • <client>方法是由编译器自动收集类中的类变量的赋值操做和静态语句块中的语句合并而成的。
  • 虚拟机会保证<client>方法执行以前，父类的<client>方法已经执行完毕。
    • p.s: 若是一个类中没有对静态变量赋值也没有静态语句块，那么编译器能够不为这个类生成<client>()方法。

注意如下几种状况不会执行类初始化（！！！）：

• 经过子类引用父类的静态字段，只会触发父类的初始化，而不会触发子类的初始化。
• 定义对象数组，不会触发该类的初始化。
• 常量在编译期间会存入调用类的常量池中，本质上并无直接引用定义常量的类，不会触发定义常量所在的类。
• 经过类名获取Class对象，不会触发类的初始化。
• 经过Class.forName加载指定类时，若是指定参数initialize为false时，也不会触发类初始化，其实这个参数是告诉虚拟机，是否要对类进行初始化。
• 经过ClassLoader默认的loadClass方法，也不会触发初始化动做。

类加载器

3种类加载器：

• 启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)：
  • 负责加载 JAVA_HOME\lib 目录中的，
  • 或经过-Xbootclasspath参数指定路径中的，
  • 且被虚拟机承认（按文件名识别，如rt.jar）的类。
• 扩展类加载器(Extension ClassLoader)：
  • 负责加载 JAVA_HOME\lib\ext 目录中的，
  • 或经过java.ext.dirs系统变量指定路径中的类库。
• 应用程序类加载器(Application ClassLoader)：
  • 负责加载用户路径（classpath）上的类库。

JVM经过双亲委派模型进行类的加载，固然咱们也能够经过继承java.lang.ClassLoader实现自定义的类加载器。

• 当一个类加载器收到类加载任务，会先交给其父类加载器去完成，所以最终加载任务都会传递到顶层的启动类加载器，
• 只有当父类加载器没法完成加载任务时，才会尝试执行加载任务。

采用双亲委派的一个好处是

• 好比加载位于rt.jar包中的类java.lang.Object，无论是哪一个加载器加载这个类，最终都是委托给顶层的启动类加载器进行加载，
• 这样就保证了使用不一样的类加载器最终获得的都是一样一个Object对象。

jdk中的ClassLoader的源码实现：

• 首先经过Class c = findLoadedClass(name);判断一个类是否已经被加载过。
• 若是没有被加载过执行if (c == null)中的程序，遵循双亲委派的模型，首先会经过递归从父加载器开始找，直到父类加载器是Bootstrap ClassLoader为止。
• 最后根据resolve的值，判断这个class是否须要解析。