描述一下JVM加载class文件的原理机制

Java中的所有类，都需要由类加载器装载到JVM中才能运行。类加载器本身也是一个类，而它的工作就是把class文件从硬盘读取到内存中。在写程序的时候，我们几乎不需要关心类的加载，因为这些都是隐式装载的，除非我们有特殊的用法，像是反射，就需要显式的加载所需要的类。

 

类装载方式，有两种 ：

1.隐式装载， 程序在运行过程中当碰到通过new 等方式生成对象时，隐式调用类装载器加载对应的类到jvm中，

2.显式装载， 通过class.forname()等方法，显式加载需要的类

 

Java类的加载是动态的，它并不会一次性将所有类全部加载后再运行，而是保证程序运行的基础类(像是基类)完全加载到jvm中，至于其他类，则在需要的时候才加载。这当然就是为了节省内存开销。

 

Java的类加载器有三个，对应Java的三种类:

 

Bootstrap Loader  ：启动类加载器，是虚拟机自身的一部分。负责将存放在\lib目录中的类库加载到虚拟机中。其无法被Java程序直接引用。 负责加载系统类 (指的是内置类，像是String，对应于C#中的System类和C/C++标准库中的类)

             

ExtClassLoader   ： 负责加载扩展类(就是继承类和实现类)

                           

AppClassLoader   ：负责加载用户类路径（ClassPath）上所指定的类库(程序员自定义的类)

 

JVM中类的加载是由类加载器（ClassLoader）和它的子类来实现的，Java中的类加载器是一个重要的Java运行时系统组件，它负责在运行时查找和装入类文件中的类。

由于Java的跨平台性，经过编译的Java源程序并不是一个可执行程序，而是一个或多个类文件。当Java程序需要使用某个类时，JVM会确保这个类已经被加载、连接（验证、准备和解析）和初始化。

类的加载是指把类的.class文件中的数据读入到内存中，通常是创建一个字节数组读入.class文件，然后产生与所加载类对应的Class对象。加载完成后，Class对象还不完整，所以此时的类还不可用。

当类被加载后就进入连接阶段，这一阶段包括

验证：为了确保Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求，并且不会危害虚拟机自身的安全。

准备：为静态变量分配内存并设置默认的初始值。

解析：将符号引用替换为直接引用。

最后JVM对类进行初始化，包括：1)如果类存在直接的父类并且这个类还没有被初始化，那么就先初始化父类；2)如果类中存在初始化语句，就依次执行这些初始化语句。

类的加载是由类加载器完成的，类加载器包括：启动类加载器（BootStrap）、扩展类加载器（Extension）、应用程序类加载器（Application）。　　　　　　

从Java 2（JDK 1.2）开始，类加载过程采取了双亲委派模型（PDM）。PDM更好的保证了Java平台的安全性，在该机制中，JVM自带的Bootstrap是启动类加载器，其他的加载器都有且仅有一个父类加载器。类的加载首先请求父类加载器加载，父类加载器无能为力时才由其子类加载器自行加载。JVM不会向Java程序提供对Bootstrap的引用。

 

双亲委派模型：要求除了顶层的启动类加载器外，其余加载器都应当有自己的父类加载器。类加载器之间的父子关系，一般不会以继承的关系来实现，而是通过组合关系复用父加载器的代码。

　　工作过程：如果一个类加载器收到了类加载的请求，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。

每个层次的类加载器都是如此，因此所有的加载请求最终都应该传送到顶层的启动类加载器中，

只有到父加载器反馈自己无法完成这个加载请求（它的搜索范围没有找到所需的类）时，子加载器才会尝试自己去加载。

　　为什么要使用：Java类随着它的类加载器一起具备了一种带优先级的层次关系。

比如java.lang.Object，它存放在rt.jar中，无论哪个类加载器要加载这个类，最终都是委派给启动类加载器进行加载，

因此Object类在程序的各个类加载器环境中，都是同一个类。

自己编写一个与rt.jar类库中已有类重名的java类，可以正常编译，但无法被加载运行。

 

委托机制的意义 — 防止内存中出现多份同样的字节码 
比如两个类A和类B都要加载System类：

如果不用委托而是自己加载自己的，那么类A就会加载一份System字节码，然后类B又会加载一份System字节码，这样内存中就出现了两份System字节码。
如果使用委托机制，会递归的向父类查找，也就是首选用Bootstrap尝试加载，如果找不到再向下。这里的System就能在Bootstrap中找到然后加载，如果此时类B也要加载System，也从Bootstrap开始，此时Bootstrap发现已经加载过了System那么直接返回内存中的System即可而不需要重新加载，这样内存中就只有一份System的字节码了。

 

能不能自己写个类叫java.lang.System？

答案：通常不可以，但可以采取另类方法达到这个需求。 
解释：为了不让我们写System类，类加载采用委托机制，这样可以保证父类加载器优先，父类加载器能找到的类，子加载器就没有机会加载。而System类是Bootstrap加载器加载的，就算自己重写，也总是使用Java系统提供的System，自己写的System类根本没有机会得到加载。

但是，我们可以自己定义一个类加载器来达到这个目的，为了避免双亲委托机制，这个类加载器也必须是特殊的。由于系统自带的三个类加载器都加载特定目录下的类，如果我们自己的类加载器放在一个特殊的目录，那么系统的加载器就无法加载，也就是最终还是由我们自己的加载器加载。