类加载机制与反射

JVM和类

当调用java命令来运行某个Java程序时，该命令会启动一个Java虚拟机进程，不管该Java程序有多么复杂，该程序启动了多少个线程，它们都处于该java虚拟机进程里。

正如刚所说，同一个JVM所有线程、所有变量都处于同一个进程里，它们都使用该JVM进程的内存区。

当出现下面几种情况时，JVM进程将被终止：

　　1.程序运行到最后正常结束。

　　2.程序运行到使用System.exit()或Runtime.getRuntime().exit()代码处结束程序。

　　3.程序运行过程中遇到未捕获的异常或错误而结束。

　　4.程序所在平台强制结束了JVM进程。

当Java程序运行结束时，JVM进程结束，该进程在内存中的状态将会丢失。

 

当程序主动使用某个类时，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。

如果没有意外，JVM将会连续完成这三个步骤，所以有时也把这个三个步骤统称为类加载或类初始化。

类的加载

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。也就是说，当程序中使用任何类时，系统都会为之创建一个java.lang.Class对象。

类的加载由类加载器完成，类加载器通常由JVM提供，这些类加载器是所有程序运行的基础，JVM提供的这些类加载器通常被称为系统类加载器。除此之外，我们也可以通过继承ClassLoader基类来创建自己的类加载器。

通过使用不同的类加载器，可以从不同的来源加载类的二进制数据，通常有以下几种来源：

　　1. 从本地系统加载class文件

　　2. 从JAR包加载class文件

　　3. 通过网络加载class文件

　　4. 把一个java源文件动态编译，并执行加载

类加载器通常无须等到“首次使用”该类时才加载该类，Java虚拟机规范允许系统预先加载某些类。

 类的连接

当类被加载后，系统为之生成一个对应的Class对象，接着将进入连接阶段，连接阶段负责把类的二进制文件合并到JRE中。类的连接分为如下三个阶段：

　　1. 验证：验证阶段用于检验被加载的类是否有正确的内部结构，并和其他类协调一致。

　　2. 准备：类准备阶段则负责为类变量分配内存，并设置默认初始值。

　　3. 解析：将类的二进制数据中的符号引用替换成直接引用。

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：(1) 声明类变量时指定初始值 (2) 使用静态初始化块为类变量指定初始值。

JVM初始化一个类包含如下几个步骤：

(1) 假设这个类还没有被加载和连接，则程序先加载并连接该类。

(2) 假设该类的直接父类还没有初始化，则先初始化其直接父类。

(3) 假设类中有初始化语句，则系统一次执行这些初始化语句。

当执行第2个步骤时，系统对直接父类的初始化步骤也遵循此步骤1~3; 如果该父类也有直接父类，则系统再次重复这三个步骤来初始化这个父类.....依次类推，所以JVM最先初始化的总是java.lang.Object类。 当系统主动使用任何一个类时，系统会保证该类以及所有父类(包括直接父类和间接父类) 都会被初始化。