JVM学习（五）：类加载机制

1、类加载机制的含义：Java程序运行期间，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。

 

2、类在虚拟机中的生命周期：

（1）分为7个阶段：加载、验证、准备、解析、初始化、使用和卸载。

（2）验证、准备、解析统称为连接。

（3）加载、验证、准备、初始化和卸载这5个阶段的开始顺序是确定的。解析阶段则不一定，在某些情况下可以在初始化阶段之后开始，为的是支持Java语言的运行时绑定。

 

3、类加载的过程：

（1）类加载的过程包括加载、验证、准备、解析和初始化5个阶段。

（2）加载是类加载过程的一个阶段，一个非数组类的加载阶段是开发人员可控性最强的，用户可以自定义类加载器（即重写一个类加载器的loadClass()方法）。数组类本身不通过类加载器创建，它是由Java虚拟机直接创建的。

（3）验证是连接阶段的第一步，包括文件格式验证、元数据验证、字节码验证和符号引用验证等。验证不是一定必要的阶段，如果所运行的全部代码已经被反复使用和验证过，在实施阶段可以考虑使用-Xverify:none参数来关闭大部分的类验证措施，以缩短虚拟机类加载的时间。

（4）准备是正式为类变量（被static修饰的变量）分配内存并设置初始值（通常为零值）的阶段。

（5）解析阶段是虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程，包括类或接口的解析、字段解析（可抛出java.lang.NoSuchFieldError）、类方法解析（可抛出java.lang.NoSuchMethodError）、接口方法解析（可抛出java.lang.NoSuchMethodError）。

（6）初始化阶段是类加载过程的最后一步，到了初始化阶段，才真正开始执行类中定义的Java程序代码（或说是字节码），初始化阶段是执行类构造器<clinit>()方法的过程，在虚拟机中第一个被执行的<clinit>()方法的类肯定是java.lang.Object。

 

4、类加载器

（1）定义：通过一个类的全限定名来获取描述此类的二进制字节流，在虚拟机外部实现这个动作的代码模块。

（2）两个类是否相等：包括Class对象的equals()、isAssignableFrom()、isInstance()以及instanceof关键字的判断，只有在这两个类是由同一个类加载器加载的前提下判断才有意义。

（3）类加载器的种类有：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）和自定义类加载器（User ClassLoader）。

（4）双亲委派模型：除了启动类加载器外，其余类加载器都应该有自己的父类加载器，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，而是委派给父类加载器加载，每一层都是如此，最终传送到顶层的启动类加载器中，只有父类加载器反馈无法完成加载请求，子类加载器才会尝试自己加载。

（5）由于双亲委派模型的限制，java.lang下面的类只能由启动加载器加载，即使重写rt.jar类库中的Java类，可以正常编译，但永远无法被加载运行。

（6）如果父类加载失败，会抛出ClassNotFoundException异常，然后调用自己的findClass()方法进行加载。

 

5、OSGi：实现模块化热部署的关键是它自定义的类加载器机制的实现，每一个程序模块（OSGi中称为Bundle）都有一个自己的类加载器，当需要更换一个Bundle时，就把Bundle连同类加载器一起换掉以实现代码的热替换。