类加载机制
类加载机制
学习思路参考
a)、类加载机制就是把我们编写好的class文件加载到内存模型中，了解这个后面试被问到“能否直接定义java.lang.String”或者“ClassNotFoundException出现在哪一步”就能很快回答上来并说明为什么
b)、类加载机制包括（载（装载） 连接【验证、准备、解析（可选）】 初始化 使用 卸载），即类的声明周期。加载过程使用的是加载器，核心就是双亲委派模型。
类加载机制
概述
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，这就是虚拟机的类加载机制。
类的加载指的是将类的 .class 文件中的二进制数据读入到内存中，将其放在运行时数据区的方法区内，然后在堆区创建一个 java.lang.Class 对象(即实例对象)，用来封装类在方法区内的数据结构，整个结构可以如下解：
【备注】对象属性的具体填充在后续步骤中，具体可以参照对象的创建过程
加载.class文件的方式
- 从本地系统中直接加载
- 通过网络下载 .class 文件（URLClassLoader）
- 从 zip、jar 等归档文件中加载 .class 文件
- 从专有数据库中提取 .class 文件
- 将 Java源文件动态编译为 .class 文件
类加载机制详解
- 类加载机制：加载（装载） 连接【验证、准备、解析（可选）】 初始化 使用 卸载
- 装载阶段基本动作：
- 通过类型的完全限定名，产生一个代表该类型的二进制数据流；
- 解析这个二进制数据流为方法区内的内部数据结构；
- 创建一个表示该类型的java.lang.Class类的实例
- 连接阶段(了解)：
- 验证，确认类型符合Java语言的语义，检查各个类之间的二进制兼容性(比如final的类不用拥有子类等)，另外还需要进行符号引用的验证。
- 准备，Java虚拟机为类变量分配内存，设置默认初始值。
- 解析(可选的) ，在类型的常量池中寻找类，接口，字段和方法的符号引用，把这些符号引用替换成直接引用的过程。
- 初始化：当一个类被主动使用时，即创建对象、使用静态方法或者字段，反射、初始化子类等等，Java虚拟就会对其初始化 。
- 参照范例了解一下类的加载过程：
class MyClass1 {
static {//静态块
System.out.println("static block ");
}
}
public class Step2Demo1 {
Class[] classArray = {
MyClass1.class//这样引用该类，必然需要将该类加载到虚拟机中
};
public static void main(String[] args){
//MyClass1 my = new MyClass1();
System.out.println("hello word");
//输入结果只有"hello word",没有"static block ""
}
}
类加载器
java类的加载是由虚拟机来完成的,虚拟机把描述类的Class文件加载到内存,并对数据进行校验,解析和初始化,最终形成能被java虚拟机直接使用的java类型,这就是虚拟机的类加载机制.JVM中用来完成上述功能的具体实现就是类加载器.类加载器读取.class字节码文件将其转换成java.lang.Class类的一个实例.每个实例用来表示一个java类.通过该实例的newInstance()方法可以创建出一个该类的对象.
两种类型的类加载器
- Java虚拟机自带的类加载器
- 根类加载器 （Bootstrap classloader）
- 使用c++编写，我们无法在java代码里面获得该类 【从系统属性sun.boot.class.path所指定的目录加载类库，比如java.lang.*】
- 扩展类加载器（Extension classloader）
- java编写 【从java.ext.dirs系统属性所指定的目录中加载类库或者从jdk的安装目录的jre\lib\ext子目录下(扩展目录)下加载类库】
- 应用程序类加载器（Application ClassLoader）
- java编写 【从环境变量classpath或者系统属性java.class.path所指定的目录下加载类库，用户自定义的类加载器的父类加载器】。该类加载器也称为系统类加载器（System ClassLoader），开发者可以直接使用该类加载器，如果应用程序中没有自定义过自己的类加载器，一般情况下这个就是程序中默认的类加载器。
- 根类加载器 （Bootstrap classloader）
- 用户自定义的类加载器
- java.lang.ClassLoader的子类,用户可以定制类的加载方式
类加载器的层次关系如下，即双亲委派模型：
类加载的父委托机制
JVM在加载类时默认采用的是双亲委派机制。通俗的讲，就是某个特定的类加载器在接到加载类的请求时，首先将加载任务委托给父类加载器，依次递归，如果父类加载器可以完成类加载任务，就成功返回；只有父类加载器无法完成此加载任务时，才自己去加载。
类加载器均是继承自java.lang.ClassLoader抽象类。
参照如下的代码：
public class TestClassLoader {
public static void main(String[] args) {
ClassLoader loader = TestClassLoader.class.getClassLoader();
System.out.println(loader.toString());
System.out.println(loader.getParent().toString());
System.out.println(loader.getParent().getParent());
}
}
观察打印结果:
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@500c05c2
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@454e2c9c
null
第一行打印的是应用程序类加载器(默认加载器),第二行打印的是其父类加载器,扩展类i加载器,按照我们的想法第三行应该打印启动类加载器的,这里却返回的null,原因是getParent(),返回时null的话,就默认使用启动类加载器作为父加载器.
思考
- ClassNotFoundException解决方法
- 题目：
下面有关java类加载器，说法正确的是？
a.引导类加载器（bootstrap class loader）:用来加载Java核心库，是用原生代码来实现的
b.扩展类加载器（extensions class loader）:用来加载Java的扩展库
c.系统类加载器 (system class loader):根据Java应用的类路径（CLASSPATH）来加载Java类
d.tomcat为每个App创建一个Loader，里面保存着此WebApp的classLoader。需要加载WebApp下面的类时，就取出ClassLoader来使用
正确答案为：A,B,C,D
类的初始化执行顺序
- 静态变量、静态代码块初始化顺序级别一致，谁在前，就先初始化谁。从上而下初始化（只在类加载时，初始化一次）
- 非静态变量、非静态代码块初始化顺序级别一致，谁在前，就先初始化谁。从上而下初始化(只要对象实例化一次，就初始化一次)
- 构造方法在非静态变量、非静态代码块之后执行。
- 子类静态变量、静态代码块在父类的静态变量、静态代码块之后执行。
- 子类非静态变量、非静态代码块在父类构造方法之后执行。
- 子类构造方法在父类构造方法之后执行。
- 静态方法不会被子类重写。
