jvm类加载原理和类加载器介绍

虚拟机的类加载机制

　　在Class文件中描述的各种信息最终都需要加载到虚拟机中之后才能运行和使用。

　　  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，这就是虚拟机的类加载机制。

　　  在java语言中，类型的加载、连接和初始化过程都是在程序运行期间完成的，这种策略虽然慧琳两个类加载时骚味增加一些性能开销，但是会为java应用程序提供高度的灵活性，java丽天生可以动态扩展的语言特性就是依赖运行期动态加载和动态连接这个特点实现的。

类加载时机

　　类从被加载到虚拟机内存中开始，到卸载出内存为止，它的整个生命周期包括：加载、验证、准备、解析、初始化、使用、卸载7个阶段。其中验证、准备、解析三个部分统称为连接。

　　在这七个阶段中加载、验证、准备、初始化和卸载这5个阶段的顺序是确定的，类的加载过程必须按着整个顺序按部就班的开始，而解析阶段则不一定，有时候会在初始化之后进行，这是为了支持剧啊语言的运行时绑定（也成为动态绑定或晚期绑定）。但是要注意的是，这里我们说的是按部就班的“开始”，并没有说是按部就班的“完成”，也就是说并不是一个阶段完成之后再进行下一个阶段，而是可能一个阶段正在进行中的时候下一个阶段就开始了，但是每个阶段的“开始时间”是遵循上面的顺序的。

　　那么什么时候开始类加载过程的第一个阶段：加载呢？Java虚拟机规范中并没有进行强制约束，这点可以交给虚拟机的具体实现来自有把握。但是对初始化阶段，虚拟机规范则是严格规定了有且只有5种情况必须立即对类进行“初始化”（而加载、验证、准备自然需要在此之前开始）：

1. 遇到new、getstatic、putstatic或invokestatic这4条字节码指令时，如果类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。
2. 使用java.lang.reflect包中的方法对类就行反射调用的时候，如果此类没有进行过初始化，则需要首先对此类进行初始化
3. 在初始化一个类的时候，如果这个类的父类没有初始化，则需要先触发其父类的初始化
4. 当虚拟机启动时，用户需要指定一个要执行的主类（包含main（）方法的那个类），虚拟机会先初始化整个主类。
5. 当使用JDk1.7的动态语言支持时，如果一个java.lang.invoke.MethodHandle实例最后的解析结果REF_getstatic.REF_putStatic、REF_invokeStatic的方法句柄，并且这个方法句柄所对应的类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。

　　这五种场景种的行为称为对一个类进行主动引用。除此之外，所有引用类的方式都不会触发初始化，称为被动引用。

类加载过程

　　Java虚拟机中类加载的全过程，也就是加载、验证、准备、解析和初始化这五个阶段所具体执行的动作。

• 加载

　　加载阶段虚拟机需要完成以下三种事情：

　　1.通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流

　　2.将这个字节流所代表的静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构

　　3.在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访问入口

　　相对于类加载过程的其他阶段，一个非数组类额加载阶段（准确的说，时加载阶段中获取类的二进制字节流的动作）是开发人员可控性最强的，因为加载阶段即可以使用胸痛提供的引导类加载器完成，也可以由用户自定义的类加载器去完成，开发人员可以通过定义自己的类加载器去控制字节流的获取方式。

　　对于数组类而言，情况就有所不同，数组类本身就不通过类加载器创建，他是由java虚拟机直接拆功能键的。但是数组类和类加载器仍然由很迷奇的关系，因为数组类的元素类型最终是要靠类加载器去创建。

• 验证

　　验证是连接阶段的第一步。这个阶段的目的是为了确保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。

　　验证阶段大致会完成下面是个阶段的验证动作：

　　1.文件格式校验

　　2.元数据校验

　　3.字节码校验

　　

　　4.符号引用校验

• 准备

　　准备阶段是正式为类变量分配内存并设置类变量初始值的阶段，这些变量所使用的内存都将在方法区中进行分配。这个阶段有两个容易产生混淆的概念需要强调一下，首先，这时候进行内存分配的劲爆扣类变量（被static修饰的变量），而不包括实例变量，实例变量将会在对象实例化的时候随着兑现够义气分配在java堆中。其次，这里所说的初始值“通常情况”下是数据类型的零值，例如：public static int a=123;那么此时a在准备阶段过后的初始值为0，而不是123，因为这个时候尚未开始执行任何java方法，而把a赋值为123的操作是在初始化阶段进行的。注意，刚才说的是“通常情况”下初始值为零值，那相对的会有一些“特殊情况”：如果类字段的字段属性表中存在ConstantValue属性，拿在准备阶段变量a就会被初始化为ConstantValue属性所指定的值，假设上面类变量a的定义变为：public static final int a=123;编译时javac将会为a生成ConstantValue属性，在准备阶段虚拟机就会根据ConstantValue的设置将a赋值为123.

• 解析

　　解析阶段是虚拟机将常量池内的符号引用代替为直接引用的过程。

　　符号引用：符号引用以一组符号来描述所引用的目标，符号可以是任何形式的字面量，只要使用时能无歧义的定位到目标即可。符号引用与虚拟机实现的内存布局无关，引用的目标并不一定已经加载到内存中。

　　直接引用：直接引用可以是直接指向目标的指针、相对偏移量或是一个能简介定位到的目标的句柄。直接引用是和虚拟机实现的内存布局有关的。如果有了直接引用，那引用的目标必定已经在内存中存在了。

• 初始化

　　类初始化阶段是类加载过程的最后一步，前面的类加载过程中，除了在加载阶段用户应用程序可以通过自定义类加载器参与之外，其余动作完全由虚拟机主导和控制。到了初始化阶段，才真正的开始执行类中定义的java程序代码了（或者说是字节码）。

类和类加载器

　　虚拟机设计团队把类加载阶段中的“通过一个类的全限定名来获取描述此来的二进制字节流”这个动作放到了Java迅即外部去实现，一边让应用程序自己决定如何去获取所需要的类。实现这个动作的代码模块称为“类加载器”。

　　类加载器虽然只是用于实现类的加载动作，但是它在java程序中起到的作用却远远不限与类加载阶段。对于任意一个类，都需要由加载它的类加载器和这个类本身一同确立其在Java虚拟机中的唯一性，每一个类加载器，都拥有一个独立的类名称空间。

类加载器的分类：

　　从java虚拟机角度来讲，只存在两种不同的类加载器：一种是启动类加载器，这个类加载器使用C++语言实现，是虚拟机自身的一部分；另一种就是所有类的类加载器，这些类加载器都有java语言实现，独立与虚拟机外部，并且都继承自抽象类java.lang.ClassLoader.

　　但是从Java开发人员角度来看，类加载器还可以划分的更细致一些，大致可以分为：

　　1.启动类加载器：这个类加载器负责将存放在<JAVA_HOME>\lib目录中的，或者被-XbootClasspath参数所指定的路径中的，并且是虚拟机识别的类库加载到虚拟机内存中。

　　2.扩展类加载器：
　　3.应用程序类加载器：

　　4.自定义类加载器：

　　此四种类型的加载器从上到下存在父子关系，但是这里累加子啊之间额父子关系额一般不会以继承的关系来实现，而是都使用组合关系来服用父加载器的代码。

双亲委派模型

破坏双亲委派模型