JVM 类加载器深入解析以及重要特性剖析

1、类加载流程图

从磁盘加载到销毁的完整过程。

 

2、类加载流程图2

1、加载： 就是把二进制形式的java类型读入java虚拟机中

2、连接： 验证、准备、解析。

连接就是将已经读入到内存的类的二进制数据和合并到虚拟机的运行时环境中

　　验证：

　　　　类文件的结构检查

　　　　语义检查

　　　　字节码验证

　　　　二进制兼容性验证

　　准备： 为类分配内存，设置默认值。但是在到达初始化之前，类变量都没有初始化为真正的初始值。

　　解析：解析过程就是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为直接引用的过程。

3、初始化： 为类变量赋于真正的初始值

4、类实例化： 

　　为新的对象分配内存

　　为实例变量赋默认值

　　为实例变量赋正确的初始值

　　java编译器为它编译的每一个类都至少生成一个实例化方法，在java的class文件中，这个实例初始化方法被称为“ <init>"。针对源码中的每一个类的构造方法，java编译器都产生一个<init> 方法。

5、垃圾回收和对象终结

 

3、类的加载

类的加载的最终产品是位于内存中的Class对象

Class对象封装了类在方法区内的数据结构，并且向Java程序员提供了访问方法区内的数据结构

 

4、类加载器

有两种类型的类加载器

1)Java虚拟机自带的加载器

　　根类加载器（Bootstrap)

　　扩展类加载器（Extension）

　　系统（应用）类加载器（System）

2)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

 

5、类加载器并不需要等到某个类被”首次主动使用“时再加载它。

JVM规范允许类加载器在预料某个类将要被使用时就预先加载它，如果在预先加载过程中遇到了.class 文件缺失或存在错误，类加载器必须在程序主动使用该类是才报告错误（LinkageError错误）

如果这个类一直没有被程序主动适应，那么类加载器就不会报告错误

 

6、类的准备、类的初始化

在准备阶段，Java虚拟机为类的静态变量分配内存，并设置默认初始值。对于一下Sample类，在准备阶段，将为int类型的静态变量a分配4个字节的内存空间，并且赋予默认值为0，为long类型的静态变量b分配8个字节的内存空间，并且赋值0.

 

在初始化阶段，Java虚拟机执行类的初始化语句，为类的静态变量赋予初始值。在程序中，静态变量的初始化有两种途径： （1）在静态变量声明处进行初始化 （2）在静态代码块中进行初始化。例如下面Sample类的代码中，静态变量a和b都被显示初始化，而静态变量c没有被显示初始化，它将保持默认值0

 

在初始阶段，静态变量的声明语句，以及静态代码块都被看作类的初始化语句。Java虚拟机会按照初始化语句在类文件中的先后顺序来依次执行它们。例如下面的Sample2类被初始化后，它的静态变量a的取值为4.

public class Sample2 {
    static  int a = 1;
    static {
        a = 2;
    }
    static {
        a = 4;
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("a=" + a); //打印a=4
    }
}

　　

7、类的初始化步骤

1) 假如这个类没有被加载和连接，那就先进行加载和连接

2)假如类存在直接父类，并且这个父类还没有被初始化，那就先初始化直接父类

3)加入类中存在初始化语句，那就依次执行这些初始化语句。

 

8、当Java虚拟机初始化一个类时，要求它的所有父类都已经初始化，但是这条规则不适于接口

1) 当初始化一个类时，并不会先初始化它所实现的类的接口。

2) 在初始化一个接口时，并不会先初始化它的父接口

因此，一个父接口并不会因为它的子接口或者实现类的初始化而初始化。只有当程序首次使用特定接口的镜头变量时，才会导致该接口的初始化。

 代码Sample 初始化对于类和接口的异同点深入解析

 

9、类的初始化时机

只有当程序访问的静态变量或者静态方法确实在当前类或当前接口中定义时，才可以认为是对类或接口的主动使用。

调用ClassLoader类的loadClass方法加载的一个类，并不会对类的主动使用，不会导致类的初始化。

 

10、Java虚拟机自带类加载器

1)根类加载器（Bootstrap): 该加载器没有父加载器，它负责加载虚拟机的核心库，如java.lang.*等。如java.lang.Object就是根加载器加载的。根加载器从系统属性sun.boot.class.path 所指定目录中加载类库。根加载器的实现依赖于底层操作系统，属于虚拟机的实现的一部分，它没有继承java.lang.ClassLoader类。（C++） 主要加载rt.jar

2)扩展类加载器（Extension）

它的父加载器为根类加载器。它从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（扩展目录）下加载类库。如果把用户创建的JAR文件放在这个目录下，也会自动由扩展类加载器加载。扩展类加载器是纯Java类，是Java.lang.ClassLoader的子类。

3)系统（应用）类加载器（System），也称为APP ClassLoader extends ClassLoader 应用加载器，它的父加载器为扩展类加载器。它从环境变量classpath或者系统属性java.class.path 所指定的目录中加载类，它是用户自定义的类加载器的默认父加载器，系统类加载器是纯Java类，是java.lang.ClassLoader类的子类。

如下图：他们之间的关系不是继承，是包含关系。 如扩展类加载器包含了扩展类加载器。