這篇文章不聊別的，專(zhuān)門(mén)來(lái)侃侃JVM的類(lèi)加載機(jī)制

概念

類(lèi)加載器把class文件中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)存中，存放在方法區(qū)，然后在堆區(qū)創(chuàng)建一個(gè)java.lang.Class對(duì)象，用來(lái)封裝類(lèi)在方法區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

一、加載：
查找并加載類(lèi)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)（把class文件里面的信息加載到內(nèi)存里面）

二、連接：
把內(nèi)存中類(lèi)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)合并到虛擬機(jī)的運(yùn)行時(shí)環(huán)境中

1. 驗(yàn)證：確保被加載的類(lèi)的正確性，包括：

1. 類(lèi)文件的結(jié)構(gòu)檢查：檢查是否滿足Java類(lèi)文件的固定格式

2. 語(yǔ)義檢查：確保類(lèi)本身符合Java的語(yǔ)法規(guī)范

3. 字節(jié)碼驗(yàn)證：確保字節(jié)碼流可以被Java虛擬機(jī)安全的執(zhí)行。字節(jié)碼流是操作碼組成的序列。每一個(gè)操作碼后面都會(huì)跟著一個(gè)或者多個(gè)操作數(shù)。字節(jié)碼檢查這個(gè)步驟會(huì)檢查每一個(gè)操作碼是否合法。

4.  二進(jìn)制兼容性驗(yàn)證：確保相互引用的類(lèi)之間是協(xié)調(diào)一致的。

2. 準(zhǔn)備：為類(lèi)的靜態(tài)變量分配內(nèi)存，并將其初始化為默認(rèn)值

3. 解析：把類(lèi)中的符號(hào)引用轉(zhuǎn)化為直接引用（比如說(shuō)方法的符號(hào)引用，是由方法名和相關(guān)描述符組成。在解析階段，JVM把符號(hào)引用替換成一個(gè)指針，這個(gè)指針就是直接引用，它指向該類(lèi)的該方法在方法區(qū)中的內(nèi)存位置）

三、初始化：

為類(lèi)的靜態(tài)變量賦予正確的初始值。當(dāng)靜態(tài)變量的等號(hào)右邊的值是一個(gè)常量表達(dá)式時(shí)，不會(huì)調(diào)用static代碼塊進(jìn)行初始化。只有等號(hào)右邊的值是一個(gè)運(yùn)行時(shí)運(yùn)算出來(lái)的值，才會(huì)調(diào)用static初始化。

雙親委派模型

1、將類(lèi)加載請(qǐng)求向上傳遞。當(dāng)一個(gè)類(lèi)加載器收到類(lèi)加載請(qǐng)求時(shí)，它首先不會(huì)自己去加載這個(gè)類(lèi)的信息，而是把該請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給父類(lèi)加載器，依次向上。

所以所有的類(lèi)加載請(qǐng)求都會(huì)被傳遞到父類(lèi)加載器中，只有當(dāng)父類(lèi)加載器中沒(méi)有找到所需的類(lèi)，子類(lèi)加載器才會(huì)自己嘗試去加載該類(lèi)。

當(dāng)前類(lèi)加載器和所有父類(lèi)加載器都無(wú)法加載該類(lèi)時(shí)，拋出ClassNotFindException異常。

2、意義：提高系統(tǒng)的安全性。用戶(hù)自定義的類(lèi)加載器不可能加載應(yīng)該由父加載器加載的可靠類(lèi)。

比如用戶(hù)定義了一個(gè)惡意代碼，自定義的類(lèi)加載器首先讓系統(tǒng)加載器去加載，系統(tǒng)加載器檢查該代碼不符合規(guī)范，于是就不繼續(xù)加載了。

3、定義類(lèi)加載器：如果某個(gè)類(lèi)加載器能夠加載一個(gè)類(lèi)，那么這個(gè)類(lèi)加載器就叫做定義類(lèi)加載器

4、初始類(lèi)加載器：定義類(lèi)加載器及其所有子加載器都稱(chēng)作初始類(lèi)加載器。

5、運(yùn)行時(shí)包：

• 由同一個(gè)類(lèi)加載器加載并且擁有相同包名的類(lèi)組成運(yùn)行時(shí)包

• 只有屬于同一個(gè)運(yùn)行時(shí)包的類(lèi)，才能訪問(wèn)包可見(jiàn)（default）的類(lèi)和類(lèi)成員。

• 其作用是限制用戶(hù)自定義的類(lèi)冒充核心類(lèi)庫(kù)的類(lèi)去訪問(wèn)核心類(lèi)庫(kù)的包可見(jiàn)成員

6、加載兩份相同class對(duì)象的情況：A 和 B 不屬于父子類(lèi)加載器關(guān)系，并且各自都加載了同一個(gè)類(lèi)。

特點(diǎn)：

1. 全盤(pán)負(fù)責(zé)：當(dāng)一個(gè)類(lèi)加載器加載一個(gè)類(lèi)時(shí)，該類(lèi)所依賴(lài)的其他類(lèi)也會(huì)被這個(gè)類(lèi)加載器加載到內(nèi)存中。

2. 緩存機(jī)制：所有的Class對(duì)象都會(huì)被緩存，當(dāng)程序需要使用某個(gè)Class時(shí)，類(lèi)加載器先從緩存中查找，找不到，才從class文件中讀取數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)化成Class對(duì)象，存入緩存中。

兩種類(lèi)型的類(lèi)加載器

1、 JVM自帶的類(lèi)加載器（3種）

（1） 根類(lèi)加載器（Bootstrap）：

a、C++編寫(xiě)的，程序員無(wú)法在程序中獲取該類(lèi)
b、負(fù)責(zé)加載虛擬機(jī)的核心庫(kù)，比如java.lang.Object
c、沒(méi)有繼承ClassLoader類(lèi)

（2） 擴(kuò)展類(lèi)加載器（Extension）：

a、Java編寫(xiě)的，從指定目錄中加載類(lèi)庫(kù)
b、父加載器是根類(lèi)加載器
c、是ClassLoader的子類(lèi)
d、如果用戶(hù)把創(chuàng)建的jar文件放到指定目錄中，也會(huì)被擴(kuò)展加載器加載。

（3） 系統(tǒng)加載器（System）或者應(yīng)用加載器(App)：

a、Java編寫(xiě)的
b、父加載器是擴(kuò)展類(lèi)加載器
c、從環(huán)境變量或者class.path中加載類(lèi)
d、是用戶(hù)自定義類(lèi)加載的默認(rèn)父加載器
e、是ClassLoader的子類(lèi)

2、 用戶(hù)自定義的類(lèi)加載器：
（1）Java.lang.ClassLoader類(lèi)的子類(lèi)
（2）用戶(hù)可以定制類(lèi)的加載方式
（3）父類(lèi)加載器是系統(tǒng)加載器
（4）編寫(xiě)步驟：

A、繼承ClassLoader
B、重寫(xiě)findClass方法。從特定位置加載class文件，得到字節(jié)數(shù)組，然后利用defineClass把字節(jié)數(shù)組轉(zhuǎn)化為Class對(duì)象

（5）為什么要自定義類(lèi)加載器？ 

1. 可以從指定位置加載class文件，比如說(shuō)從數(shù)據(jù)庫(kù)、云端加載class文件

2. 加密：Java代碼可以被輕易的反編譯，因此，如果需要對(duì)代碼進(jìn)行加密，那么加密以后的代碼，就不能使用Java自帶的ClassLoader來(lái)加載這個(gè)類(lèi)了，需要自定義ClassLoader，對(duì)這個(gè)類(lèi)進(jìn)行解密，然后加載。

PS：

問(wèn)題：Java程序?qū)︻?lèi)的執(zhí)行有幾種方式：

1、 主動(dòng)使用（6種情況）：
// JVM必須在每個(gè)類(lèi)“首次主動(dòng)使用”的時(shí)候，才會(huì)初始化這些類(lèi)。

（1） 創(chuàng)建類(lèi)的實(shí)例
（2） 讀寫(xiě)某個(gè)類(lèi)或者接口的靜態(tài)變量
（3） 調(diào)用類(lèi)的靜態(tài)方法
（4） 同過(guò)反射的API（Class.forName()）獲取類(lèi)
（5） 初始化一個(gè)類(lèi)的子類(lèi)
（6） JVM啟動(dòng)的時(shí)候，被標(biāo)明啟動(dòng)類(lèi)的類(lèi)（包含Main方法的類(lèi)）

// 只有當(dāng)程序使用的靜態(tài)變量或者靜態(tài)方法確實(shí)在該類(lèi)中定義時(shí)，該可以認(rèn)為是對(duì)該類(lèi)或者接口的主動(dòng)使用。

2、 被動(dòng)使用：除了主動(dòng)使用的6種情況，其他情況都是被動(dòng)使用，都不會(huì)導(dǎo)致類(lèi)的初始化。

3、 JVM規(guī)范允許類(lèi)加載器在預(yù)料某個(gè)類(lèi)將要被使用的時(shí)候，就預(yù)先加載它。

如果該class文件缺失或者存在錯(cuò)誤，則在程序“首次 主動(dòng)使用”時(shí)，才報(bào)告這個(gè)錯(cuò)誤（Linkage Error錯(cuò)誤）

如果這個(gè)類(lèi)一直沒(méi)有被程序“主動(dòng)使用”，就不會(huì)報(bào)錯(cuò)。

類(lèi)加載機(jī)制與接口：

1. 當(dāng)Java虛擬機(jī)初始化一個(gè)類(lèi)時(shí)，不會(huì)初始化該類(lèi)實(shí)現(xiàn)的接口。

2.  在初始化一個(gè)接口時(shí)，不會(huì)初始化這個(gè)接口父接口。

3. 只有當(dāng)程序首次使用該接口的靜態(tài)變量時(shí)，才導(dǎo)致該接口的初始化。

ClassLoader：調(diào)用Classloader的loadClass方法去加載一個(gè)類(lèi)，不是主動(dòng)使用，因此不會(huì)進(jìn)行類(lèi)的初始化。

類(lèi)的卸載：

1. 有JVM自帶的三種類(lèi)加載器（根、擴(kuò)展、系統(tǒng)）加載的類(lèi)始終不會(huì)卸載。因?yàn)镴VM始終引用這些類(lèi)加載器，這些類(lèi)加載器使用引用他們所加載的類(lèi)，因此這些Class類(lèi)對(duì)象始終是可到達(dá)的。

2. 由用戶(hù)自定義類(lèi)加載器加載的類(lèi)，是可以被卸載的。

作者：Huangy遠(yuǎn) ，本文版權(quán)歸作者所有

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