JVM05——JVM类加载机制知多少
我们已经讲过 JVM 相关的很多常见知识点，感兴趣的朋友可以在我的往期文章中查看。接下来将继续为各位带来 JVM 类加载机制。关注我的公众号「Java面典」了解更多 Java 相关知识点。
类生命周期
一个 Java 类在 JVM 中的整个生命周期包括：加载（Loading）、验证（Verification）、准备（Preparation）、解析（Resolution）、初始化（Initializationg）、使用（Using）和卸载（Unloading）。
加载
目的
在该阶段虚拟机会在内存中生成一个代表这个类的 java.lang.Class 对象，以此作为方法区这个类的各种数据的入口。
加载源
类的加载可以通过以下几个方式进行：
- Class 文件中获取；
- 从ZIP包中读取，包括 JAR 、EAR 、WAR 等格式的压缩包；
- 从网络中获取，如 Applet；
- 运行时计算生成，动态代理技术（java.lang.reflect.Porxy）；
- 其他文件生成，如由 JSP 文件生成对应的 Class文件；
- 从数据库中读取，如 SAP NetWeaver 这样的中间件服务器。
验证
目的
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。
验证动作
验证阶段主要包含下面 4 个阶段的校验动作：
- 文件格式验证。验证字节流是否符合 Class 文件格式的规范，并且能被当前版本的虚拟机处理；
- 元数据验证。对类的元数据信息进行语义校验，保证不存在不符合 Java 语言规范的元数据信息；
- 字节码验证。对类的方法体进行校验分析，保证被校验类的方法在运行时不会做出危害虚拟机安全的事件；
- 符号引用验证。发生在虚拟机符号引用转化为直接引用的时候，对类自身以外的信息（常量池中的各种符号引用）进行匹配性校验。
准备
准备阶段是正式为类变量分配内存并设置类变量的初始值阶段，即在方法区中分配这些变量所使用的内存空间。
注意
这里所说的初始值概念，比如一个类变量定义为：
public static int v = 8080;
实际上变量 v 在准备阶段过后的初始值为 0 而不是 8080，将 v 赋值为 8080 的 put static 指令是程序被编译后，存放于类构造器
但是注意如果声明为：
public static final int v = 8080;
在编译阶段会为 v 生成 ConstantValue 属性，在准备阶段虚拟机会根据 ConstantValue 属性将 v 赋值为 8080。
解析
解析阶段是指虚拟机将常量池中的符号引用替换为直接引用的过程。
符号引用
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
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。
解析动作
解析动作主要针对类或接口（CONSTANT_Class_info）、字段（CONSTANT_Fieldref_info）、类方法（CONSTANT_Methodref_info）、接口方法（CONSTANT_InterfaceMethodref_info）、方法类型（CONSTANT_MethodType_info）、方法句柄（CONSTANT_MethodHandle_info）和调用点限定符（CONSTANT_InvokeDynamic_info） 7 类符号引用进行。
初始化
类初始化是类加载过程的最后一步，此时才真正开始执行类中定义的 Java 程序代码（或者说是字节码）。
类构造器
初始化阶段是执行类构造器
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。
双亲委派
类加载器
定义
虚拟机设计团队把加载动作放到 JVM 外部实现，以便让应用程序决定如何获取所需的类，实现这个动作的代码块称为类加载器。
分类
JVM 提供了 3 种类加载器，启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)、扩展类加载器(Extension ClassLoader)、应用程序类加载器(Application ClassLoader)。除此之外，用户还可实现自定义类加载器。其作用及其应用范围如下：
- 启动类加载器：负责加载 JAVA_HOME\lib 目录中的，或通过-Xbootclasspath 参数指定路径中的，且被虚拟机认可（按文件名识别，如 rt.jar）的类；
- 扩展类加载器：负责加载 JAVA_HOME\lib\ext 目录中的，或通过 java.ext.dirs 系统变量指定路径中的类库；
- 应用程序类加载器：负责加载用户路径（classpath）上的类库。
定义
类加载器之间的层次关系，称为类加载器的双亲委派模型。双亲委派模型要求除了顶层的启动类加载器外，其余的类加载器都应该有自己的父类加载器。
工作过程
双亲委派工作过程，可以有简单的一句话概括——父加载类优先加载，其具体流程为：
- 当一个类收到了类加载请求；
- 将这个请求委派给父类去完成，一一层层向上委派；
- 当父类加载器反馈自己无法完成这个请求的时候（在它的加载路径下没有找到所需加载的 Class）；
- 子类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。
