java类加载

 

类加载器负责将类(.class)文件（位于磁盘或网络上）加载到内存中，并为之生成对应的java.lang.Class对象。

 

在JVM中，一个类用其全限定类名（包名和类名）和其类加载器作为唯一标识。如pg.Person类由类加载器kl

加载，则该Person类在JVM中对应的Class对象表示为(Person、pg、kl)。

 

类加载器

 

Bootstrap ClassLoader 负责加载java核心类，如String、System核心类库。

Extension ClassLoader 负责加载JRE的扩展目录(%JAVA_HOME%\jre\lib\ext)。 通过这种方式，可以为java扩展核心类以外的功能，只要把自己开发的类打包成JAR文件放入扩展目录即可。

System ClassLoader 也被成为应用类加载器，负责在JVM启动时加载来自java命令的-classpath选项或CLASSPATH环境变量所指定的JAR包和类路径。

 

 

 类加载机制

全盘负责：当一个类加载器加载某个类时，该类所依赖和引用的其他类也将由该类加载器加载。

 

双亲委派：如果一个类加载器收到类加载的请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把这个请求委派给父类加载器完成。个类加载器都是如此，只有当父加载器在自己的搜索范围内找不到指定的类时（即ClassNotFoundException），子加载器才会尝试自己去加载。

（采用双亲委派的一个好处是比如加载位于rt.jar包中的类java.lang.Object，不管是哪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同的类加载器最终得到的都是同样一个Object对象。

采用双亲委派模式的是好处是Java类随着它的类加载器一起具备了一种带有优先级的层次关系，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。其次是考虑到安全因素，java核心api中定义类型不会被随意替换，假设通过网络传递一个名为java.lang.Integer的类，通过双亲委托模式传递到启动类加载器，而启动类加载器在核心Java API发现这个名字的类，发现该类已被加载，并不会重新加载网络传递的过来的java.lang.Integer，而直接返回已加载过的Integer.class，这样便可以防止核心API库被随意篡改。）

 

 缓存机制：缓存所有被加载过的类，当程序需要使用某个类时，类加载器先从缓冲区搜寻该类，只有当缓冲区不存在该Class对象时，类加载器才会读取类并转换成Class对象，存入缓存区。

（目前jvm主要使用的是双亲委派与缓存机制）

 

 

 

 

类的加载过程  

JVM将类加载过程分为三个步骤：加载（Load），链接（Link）和初始化(Initialize)，链接又分为三个步骤，如下图所示：

 

加载（load）

加载是类加载过程中的一个阶段，这个阶段会在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区这个类的各种数据的入口。注意这里不一定非得要从一个Class文件获取，这里既可以从ZIP包中读取（比如从jar包和war包中读取），也可以在运行时计算生成（动态代理），也可以由其它文件生成（比如将JSP文件转换成对应的Class类）。

 

链接

验证：确保被加载类的正确性。

 

准备：为类的静态变量分配内存，并将其初始化为默认值，即在方法区中分配这些变量所使用的内存空间。

 

解析：把类中的符号引用转换为直接引用。

（符号引用与虚拟机实现的布局无关，引用的目标并不一定要已经加载到内存中。各种虚拟机实现的内存布局可以各不相同，但是它们能接受的符号引用必须是一致的，因为符号引用的字面量形式明确定义在Java虚拟机规范的Class文件格式中。

直接引用可以是指向目标的指针，相对偏移量或是一个能间接定位到目标的句柄。如果有了直接引用，那引用的目标必定已经在内存中存在。）

 

初始化

初始化主要是为类的静态变量赋予正确的初始值。有两种方式为类的变量指定初始值：声明类变量时指定的初始值；使用静态初始化块为类变量指定初始值。

 

        那为什么我要有验证这一步骤呢？首先如果由编译器生成的class文件，它肯定是符合JVM字节码格式的，但是万一有高手自己写一个class文件，让JVM加载并运行，用于恶意用途，就不妙了，因此这个class文件要先过验证这一关，不符合的话不会让它继续执行的，也是为了安全考虑吧。

        准备阶段和初始化阶段看似有点矛盾，其实是不矛盾的，如果类中有语句：private static int a = 10，它的执行过程是这样的，首先字节码文件被加载到内存后，先进行链接的验证这一步骤，验证通过后准备阶段，给a分配内存，因为变量a是static的，所以此时a等于int类型的默认初始值0，即a=0,然后到初始化这一步骤时，才把a的真正的值10赋给a,此时a=10。

 

 

类初始化的触发时机

• 创建类的实例。
• 调用某个类方法或访问某个类变量。
• 使用Class.forName(String str)加载类。
• 初始化某个类的子类，该子类的所有父类都会被初始化。
• 直接使用java.exe 命令运行某个主类（含有主方法main()）。

 

注意以下几种情况不会执行类初始化：

• 通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，本质上并没有直接引用定义常量的类，不会触发定义常量所在的类。
• 通过类名获取Class对象，不会触发类的初始化。
• 通过Class.forName加载指定类时，如果指定参数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。
• 通过ClassLoader默认的loadClass方法，也不会触发初始化动作。