JVM类加载机制

声明:本文摘抄自:https://www.cnblogs.com/firecode7/p/13303578.html

一:JVM类加载机制:

　　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，解析和初始化，最终形成可以被虚拟机直接使用的 java 类型。

　　JVM 类加载机制分为五个部分：加载，验证，准备，解析，初始化，下面我们就分别来看一下这五个过程。

　　

 　　1.1加载

　　　　加载是类加载过程中的第一阶段，这个阶段会把 .class 文件字节码内容加载到内存中，并将这些静态数据转换成方法区中的运行数据结构，在堆内存中生成一个代表这个类的 java.lang.Class 对象，作为方法区这个类的各种数据的入口。注意这里不一定非得要从一个 Class 文件获取，这里既可以从 ZIP 包中读取（比如从 jar 包和 war 包中读取），也可以在运行时计算生成（动态代理），也可以由其它文件生成（比如将 JSP 文件转换成对应的 Class 类）。

　　　　即该阶段主要完成以下三件事：

　　　　　　1.1.1 通过一个类的全限定名获取该类的二进制流。

　　　　　　1.1.2 将该二进制流中的静态存储结构转化为方法去运行时数据结构。

　　　　　　1.1.3 在内存中生成该类的 Class 对象，作为该类的数据访问入口。

　　1.2验证

　　　　这一阶段的主要目的是为了确保 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。 

　　　　在该阶段主要完成以下四种验证:

　　　　　　1.2.1 文件格式验证：验证字节流是否符合 Class 文件的规范，如主次版本号是否在当前虚拟机范围内，常量池中的常量是否有不被支持的类型.

　　　　　　1.2.2 元数据验证:  对字节码描述的信息进行语义分析，如这个类是否有父类，是否集成了不被继承的类等。

　　　　　　1.2.3 字节码验证：是整个验证过程中最复杂的一个阶段，通过验证数据流和控制流的分析，确定程序语义是否正确，主要针对方法体的验证。如：方法中的类型转换是否正确，跳转指令是否正确等。

　　　　　　1.2.4 符号引用验证：这个动作在后面的解析过程中发生，主要是为了确保解析动作能正确执行。

　　1.3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，即这里的初始值是默认值而不是自己赋的值，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<client>方法之中。

　　　　但是如果声明为： 

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。 

　　1.4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。符号引用就是 class 文件中的： CONSTANT_Class_info　； CONSTANT_Field_info  ； CONSTANT_Method_info   等类型的常量。

　　1.4.1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。 

　　1.4.2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。 

　　1.5初始化

　　　　初始化阶段是类加载最后一个阶段，前面的类加载阶段之后，除了在加载阶段可以自定义类加载器以外，其它操作都由 JVM 主导。到了初始阶段，才开始真正执行类中定义的 Java 程序代码。 

　　　　初始化阶段是执行类构造器<client>方法的过程。<client>方法是由编译器自动收集类中的类变量（静态变量）的赋值操作和静态语句块中的语句合并而成的。虚拟机会保证子<client>方法执行之前，父类的<client>方法已经执行完毕；如果一个类中没有对类变量赋值也没有静态语句块，那么编译器可以不为这个类生成<client>()方法；虚拟机会保证一个类的<client> 方法在多线程环境下被正确的加锁和同步；当访问一个类的静态域时，只有真正声明这个域的类才会被加载。

　　1.5.1 注意以下几种情况不会执行类初始化，类的被动引用不会触发此类的初始化： 

　　　　1. 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。

　　　　2. 定义对象数组即通过数组定义类引用，不会触发该类的初始化。

　　　　3. 引用常量不会触发此类的初始化，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。

　　　　4. 通过类名获取 Class 对象，不会触发类的初始化。

　　　　5. 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。

　　　　6. 通过 ClassLoader 默认的 loadClass 方法，也不会触发初始化动作。 

　　1.5.2 类的主动引用（一定会发生类的初始化）

　　　　1. new一个类的对象

　　　　2. 调用类的静态成员(除了final常量)和静态方法

　　　　3. 使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用（参数 initialize 为 true ）

　　　　4. 当虚拟机启动，java Hello，则一定会初始化Hello类。说白了就是先启动main方法所在的类

　　　　5. 当初始化一个类，如果其父类没有被初始化，则先会初始化他的父类