java类加载过程，了解一下？

先了解一下：

什么是类的加载：jvm将class文读取到内存中，经过对class文件的校验、转换解析、初始化最终在jvm的heap和方法区分配内存形成可以被jvm直接使用的类型的过程。

生命周期：7个阶段依次为：Loading（加载）Verification （验证）Preparation （准备）Resolution（连接） Initialization （初始化）Using（使用） Unloading（卸载）

加载Loading

这个阶段jvm完成以下动作：
首先  类加载器通过类的全路径限定名读取类的二进制字节流，
然后  将二进制字节流代表的类结构转化到运行时数据区的 方法区中，
最后  在jvm堆中生成代表这个类的java.lang.Class实例(不是这个类的实例)

类加载器

获取类的二进制流 既可以使用jvm自带的类加载器，也可以自己写加载器来加载，这一小步是完全可控的。不同的加载器可以从各种地方读取：zip包jar包，class文件，网络流 。。。读取类的二进制字节流

同一个加载器加载的同源类才是真的同类。不同加载器加载同源类，不是同类！instanceof为FALSE

类加载的双亲委派模型

各个加载器都是先委托自己的父加载器加载类，若确实没加载到再自己来加载

于是java默认的类查找加载顺序是自顶向下的，树状结构

双亲委托的意图是保证java类型体系中最基础的行为一致，优先加载JDK中的类

加载器主要有四种：

• jvm启动类加载器bootstrap loader，用c++实现为jvm的一部分(仅指sun的hotspot)，负责 JAVA_HOME/lib下面的类库中的类的加载，这个加载器，java程序无法引用到。

• 扩展类加载器Extension Loader，由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader类实现，可在java中使用，负责JAVA_HOME/lib/ext 目录和java.ext.dir目录中类库的类的加载。

• 应用系统类加载器Application System Loader，由sun.misc.Louncher$AppClassLoader实现，负责加载用户类路径中类库中的类，如果没有使用自定义的加载器，这个就是默认的 加载器！

• 用户自定义加载器 自己定义从哪里加载类的二进制流

1，类加载的过程
Java程序运行的场所是内存，当在命令行下执行：
java HelloWorld
命令的时候，JVM会将HelloWorld.class加载到内存中，并形成一个Class的对象HelloWorld.class。
其中的过程就是类加载过程：
1、寻找jre目录，寻找jvm.dll，并初始化JVM；
2、产生一个Bootstrap Loader（启动类加载器）；
3、Bootstrap Loader自动加载Extended Loader（标准扩展类加载器），并将其父Loader设为Bootstrap Loader。
4、Bootstrap Loader自动加载AppClass Loader（系统类加载器），并将其父Loader设为Extended Loader。
5、最后由AppClass Loader加载HelloWorld类。
2，类加载器各自搜索的目录
Bootstrap、 ExtClassLoader、 AppClassLoader都是类加载器，Bootstrap是本地代码编写的，而ExtClassLoader、 AppClassLoader都是都java编写的，都在rt.jar中。

1、Bootstrap Loader（启动类加载器）：加载System.getProperty("sun.boot.class.path")所指定的路径或jar。
2、Extended Loader（标准扩展类加载器ExtClassLoader）：加载System.getProperty("java.ext.dirs")所指定的路径或jar。在使用Java运行程序时，也可以指定其搜索路径，例如：java -Djava.ext.dirs=d:projects	estprojclasses HelloWorld
3、AppClass Loader（系统类加载器AppClassLoader）：加载System.getProperty("java.class.path")所指定的路径或jar。在使用Java运行程序时，也可以加上-cp来覆盖原有的Classpath设置，例如： java -cp ./lavasoft/classes HelloWorld
 
ExtClassLoader和AppClassLoader在JVM启动后，会在JVM中保存一份，并且在程序运行中无法改变其搜索路径。如果想在运行时从其他搜索路径加载类，就要产生新的类加载器。
3，类加载器的特点
1、运行一个程序时，总是由AppClass Loader（系统类加载器）开始加载指定的类。
2、在加载类时，每个类加载器会将加载任务上交给其父，如果其父找不到，再由自己去加载。
3、Bootstrap Loader（启动类加载器）是最顶级的类加载器了，其父加载器为null.
4，类加载器的获取
public class HelloWorld { 
        public static void main(String[] args) { 
                HelloWorld hello = new HelloWorld(); 
                Class c = hello.getClass(); 
                ClassLoader loader = c.getClassLoader(); 
                System.out.println(loader); 
                System.out.println(loader.getParent()); 
                System.out.println(loader.getParent().getParent()); 
        } 
}

运行结果：

sun.misc.Launcher$AppClassLoader@5c647e05
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@3d4eac69
null

从上面的结果可以看出，并没有获取到ExtClassLoader的父Loader，原因是Bootstrap Loader（启动类加载器）是用C语言实现的，找不到一个确定的返回父Loader的方式，于是就返回null。

5，类的加载
类加载有三种方式：
1、命令行启动应用时候由JVM初始化加载
2、通过Class.forName()方法动态加载
3、通过ClassLoader.loadClass()方法动态加载
 
三种方式区别比较大，看个例子就明白了：
public class HelloWorld { 
        public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException { 
                ClassLoader loader = HelloWorld.class.getClassLoader(); 
                System.out.println(loader); 
                //使用ClassLoader.loadClass()来加载类，不会执行初始化块 
                loader.loadClass("Test2"); 
                //使用Class.forName()来加载类，默认会执行初始化块 
//                Class.forName("Test2"); 
                //使用Class.forName()来加载类，并指定ClassLoader，初始化时不执行静态块 
//                Class.forName("Test2", false, loader); 
        } 
}
 
public class Test2 { 
        static { 
                System.out.println("静态初始化块执行了！"); 
        } 
}
 
分别切换加载方式，会有不同的输出结果。
6，自定义ClassLoad
为了说明问题，先看例子：
package test; 

import java.net.MalformedURLException; 
import java.net.URL; 
import java.net.URLClassLoader; 

public class MyClassLoader { 
        public static void main(String[] args) throws MalformedURLException, ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException { 
                URL url = new URL("file:/E:\projects\testScanner\out\production\testScanner"); 
                ClassLoader myloader = new URLClassLoader(new URL[]{url}); 
                Class c = myloader.loadClass("test.Test3"); 
                System.out.println("----------"); 
                Test3 t3 = (Test3) c.newInstance(); 
        } 
}
 
public class Test3 { 
        static { 
                System.out.println("Test3的静态初始化块执行了！"); 
        } 
}
 
运行后：
---------- 
Test3的静态初始化块执行了！ 

Process finished with exit code 0
 
可以看出自定义了ClassLoader myloader = new URLClassLoader(new URL[]{url});已经成功将类Test3加载到内存了，并通过默认构造方法构造了对象Test3 t3 = (Test3) c.newInstance();
 
有关ClassLoader还有很重要一点：
同一个ClassLoader加载的类文件，只有一个Class实例。但是，如果同一个类文件被不同的ClassLoader载入，则会有两份不同的ClassLoader实例（前提是着两个类加载器不能用相同的父类加载器）。

　　

OSGi的网状加载模型

双亲委派是java设计者推荐的类加载器实现方式，可以在遵循的基础上扩展，自定义类加载器的实现机制。

OSGi事实上的java模块化标准，他自定义的类加载器，能很多好实现模块化和模块的热部署：更换一个bundle时，连同这个bundle的类加载器一同换掉。

OSGi中java.*开头的类按照双亲加载机制加载，而其他类则都是由平级的类加载器加载的，形成一张网。 

验证verification

Loading和 验证是交叉进行的，验证二进制字节流代表的字节码文件是否合格，主要从一下几方面判断：

文件格式：参看class文件格式详解，经过文件格式验证之后的字节流才能进入方法区分配内存来存储。

元数据验证：是否符合java语言规范

字节码验证：数据流和控制流的分析，这一步最复杂

符号引用验证：符号引用转化为直接引用时（解析阶段），检测对类自身以外的信息进行存在性、可访问性验证

如果确认代码安全无误，可用 -Xverify:none关闭大部分类的验证，加快类加载时间

准备preparation

在方法区中给类的类变量(static修饰)分配内存

然后初始化其值，如果类变量是常量，则直接赋值为该常量值否则为java类型的默认的零值。

解析resolution

指将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程。

初始化initialization

这个阶段才真正开始执行java代码，静态代码块和设置变量的初始值为程序员设定的值

主动引用

有且只有下面5种情况才会立即初始化类，称为主动引用：

• new 对象时

• 读取或设置类的静态字段（除了 被final，已在编译期把结果放入常量池的 静态字段）或调用类的静态方法时；

• 用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用没初始化过的类时

• 初始化一个类时发现其父类没初始化，则要先初始化其父类

• 含main方法的那个类，jvm启动时，需要指定一个执行主类，jvm先初始化这个类

其他对类的引用 称为被动引用，加载类时不会进行初始化动作

子类继承父类时的初始化顺序

   1.首先初始化父类的static变量和块，按出现顺序

   2.初始化子类的static变量和块，按出现顺序

   3.初始化父类的普通变量，调用父类的构造函数

   4.初始化子类的普通变量，调用子类的构造函数

类的初始化过程发生时刻： 

1. T是一个类，当T的一个实例创建的时候，也就是T t = new T（）; 

2. T的一个静态方法被调用的时候，也就是 T.staticField（）; 

3. T的静态属性被赋值的时候，T.staticField = o; 

4. T的一个静态属性被使用的时候，也就是 Object o = T.staticField; 但是它不是常量。 

5. T is a top level class , and an assert statement  lexically nested 

 

 

1，类加载的过程

Java程序运行的场所是内存，当在命令行下执行：

java HelloWorld

命令的时候，JVM会将HelloWorld.class加载到内存中，并形成一个Class的对象HelloWorld.class。

其中的过程就是类加载过程：

1、寻找jre目录，寻找jvm.dll，并初始化JVM；

2、产生一个Bootstrap Loader（启动类加载器）；

3、Bootstrap Loader自动加载Extended Loader（标准扩展类加载器），并将其父Loader设为Bootstrap Loader。

4、Bootstrap Loader自动加载AppClass Loader（系统类加载器），并将其父Loader设为Extended Loader。

5、最后由AppClass Loader加载HelloWorld类。

2，类加载器各自搜索的目录

Bootstrap、 ExtClassLoader、 AppClassLoader都是类加载器，Bootstrap是本地代码编写的，而ExtClassLoader、 AppClassLoader都是都java编写的，都在rt.jar中。

1、Bootstrap Loader（启动类加载器）：加载System.getProperty("sun.boot.class.path")所指定的路径或jar。

2、Extended Loader（标准扩展类加载器ExtClassLoader）：加载System.getProperty("java.ext.dirs")所指定的路径或jar。在使用Java运行程序时，也可以指定其搜索路径，例如：java -Djava.ext.dirs=d:projects estprojclasses HelloWorld

3、AppClass Loader（系统类加载器AppClassLoader）：加载System.getProperty("java.class.path")所指定的路径或jar。在使用Java运行程序时，也可以加上-cp来覆盖原有的Classpath设置，例如： java -cp ./lavasoft/classes HelloWorld

 

ExtClassLoader和AppClassLoader在JVM启动后，会在JVM中保存一份，并且在程序运行中无法改变其搜索路径。如果想在运行时从其他搜索路径加载类，就要产生新的类加载器。

3，类加载器的特点

1、运行一个程序时，总是由AppClass Loader（系统类加载器）开始加载指定的类。

2、在加载类时，每个类加载器会将加载任务上交给其父，如果其父找不到，再由自己去加载。
3、Bootstrap Loader（启动类加载器）是最顶级的类加载器了，其父加载器为null.

4，类加载器的获取

public class HelloWorld { 
        public static void main(String[] args) { 
                HelloWorld hello = new HelloWorld(); 
                Class c = hello.getClass(); 
                ClassLoader loader = c.getClassLoader(); 
                System.out.println(loader); 
                System.out.println(loader.getParent()); 
                System.out.println(loader.getParent().getParent()); 
        } 
}

运行结果：

sun.misc.Launcher$AppClassLoader@5c647e05
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@3d4eac69
null

从上面的结果可以看出，并没有获取到ExtClassLoader的父Loader，原因是Bootstrap Loader（启动类加载器）是用C语言实现的，找不到一个确定的返回父Loader的方式，于是就返回null。

5，类的加载

类加载有三种方式：

1、命令行启动应用时候由JVM初始化加载

2、通过Class.forName()方法动态加载

3、通过ClassLoader.loadClass()方法动态加载

 

三种方式区别比较大，看个例子就明白了：

public class HelloWorld { 
        public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException { 
                ClassLoader loader = HelloWorld.class.getClassLoader(); 
                System.out.println(loader); 
                //使用ClassLoader.loadClass()来加载类，不会执行初始化块 
                loader.loadClass("Test2"); 
                //使用Class.forName()来加载类，默认会执行初始化块 
//                Class.forName("Test2"); 
                //使用Class.forName()来加载类，并指定ClassLoader，初始化时不执行静态块 
//                Class.forName("Test2", false, loader); 
        } 
}

 

public class Test2 { 
        static { 
                System.out.println("静态初始化块执行了！"); 
        } 
}

 

分别切换加载方式，会有不同的输出结果。

6，自定义ClassLoad

为了说明问题，先看例子：

package test; 

import java.net.MalformedURLException; 
import java.net.URL; 
import java.net.URLClassLoader; 

public class MyClassLoader { 
        public static void main(String[] args) throws MalformedURLException, ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException { 
                URL url = new URL("file:/E:\projects\testScanner\out\production\testScanner"); 
                ClassLoader myloader = new URLClassLoader(new URL[]{url}); 
                Class c = myloader.loadClass("test.Test3"); 
                System.out.println("----------"); 
                Test3 t3 = (Test3) c.newInstance(); 
        } 
}

 

public class Test3 { 
        static { 
                System.out.println("Test3的静态初始化块执行了！"); 
        } 
}

 

运行后：

---------- 
Test3的静态初始化块执行了！ 

Process finished with exit code 0

 

可以看出自定义了ClassLoader myloader = new URLClassLoader(new URL[]{url});已经成功将类Test3加载到内存了，并通过默认构造方法构造了对象Test3 t3 = (Test3) c.newInstance();

 

有关ClassLoader还有很重要一点：

同一个ClassLoader加载的类文件，只有一个Class实例。但是，如果同一个类文件被不同的ClassLoader载入，则会有两份不同的ClassLoader实例（前提是着两个类加载器不能用相同的父类加载器）。