虚拟机类加载机制

1、虚拟机类记载机制：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、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、类加载的时机

1）生命周期包括加载、验证、准备、解析、初始化、使用和卸载7个阶段，子中加载、验证、准备、初始化和卸载这5个阶段的顺序是确定的，而解析阶段不一定，是为了支持Java语言的运行时绑定（也称动态绑定或晚期绑定）。

2）虚拟机规范严格规定了有且只有5中情况必须立即对类进行初始化，称为主动引用，除此之外，所有引用类的方式都不会触发初始化，成为被动引用：

a.遇到new、getstatic、putstatic或invokestatic这4条字节码指令；

b.使用java.lang.reflect宝的方法堆类进行反射调用的时候；

c.当初始化一个类的时候，如果发现其父类还没有进行过初始化，则需要先触发其父类的初始化；

d.当虚拟机启动时，用户需要指定一个要执行的主类，虚拟机会先初始化这个主类；

e.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。

接口也有初始化过程，但是一个接口在初始化时，并不要求其父接口全部都完成了初始化，只有在真正使用到父接口的时候才会初始化。

3、类加载的过程

1）加载：在加载阶段，虚拟机需要完成以下3件事情

a.通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流；

b.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；

c.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。

注意：a中所描述的获取二进制字节流，并没有指明要从哪里获取、怎样获取，许多举足轻重的Java技术都是建立在这一基础之上，如JAR、EAR、WAR、Applet、动态代理、JSP等。

2）验证：这一阶段的目的时为了确保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。这个阶段是否严谨，直接决定了Java虚拟机是否能承受恶意代码的攻击。大致上分4个阶段：

a.文件格式校验：该阶段的主要目的是保证输入的字节流能正确地解析并存储于方法区之内，格式上符合描述一个Java类型信息的要求；

b.元数据验证：该阶段的主要目的是对类的元数据信息进行语义校验；

c.字节码验证：最复杂的一个阶段，主要目的是通过数据流和控制流分析，确定程序语义是合法的、符合逻辑的；如果一个类方法体的字节码没有通过字节码验证，那肯定是有问题的，但是如果一个方法体通过了字节码验证，也不能说明一定是安全的；

d.符号引用验证：确保解析动作能正常执行。

3）准备：该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进行分配，这里的类变量不包括实例变量，初始值是指数据类型的零值。

4）解析：该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。

a.符号引用是以一组符号来描述引用的目标，与虚拟机内存布局无关；直接应用是直接指向目标的指针、相对偏移量或是一个能间接定位到目标的句柄，与内存布局相关；

b.解析动作主要针对类或接口、字段、类方法、接口方法、方法类型、方法句柄和调用点限定符7类符号引用进行。

5）初始化：该阶段是执行类构造其<clinit>()方法的过程，<clinit>()方法是由编译器自动收集类中的所有类变量的赋值动作和静态语句块中的语句合并产生的。同一个类加载器下，一个类型只会初始化一次。

4、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类的二进制字节流”这个动作放到Java虚拟机外部去实现，以便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”。

1）类与类加载器：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，每个类加载器，都拥有一个独立的类命名空间。只要加载类的加载器不同，那这两个类就必定不相等。

2）双亲委派模型

a.从Java开发人员的角度看，类加载器可以分类3种：启动类加载器（负责加载<JAVA_HOME>lib目录）、扩展类加载器（负责加载<JAVA_HOME>libext目录）、应用程序类加载器（负责加载用户类路径上指定的类库）；

b.双亲委派模型要求除了顶层的启动类加载器外，其余的类加载器都应当有自己的父类加载器；

c.双亲委派模型的工作过程：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，而是把这个请求委派给父类加载器去完成，每一层次的类加载器都是如此，因此所有的加载请求最终都应该传送到顶层的启动类加载器中，只有当父类加载器无法完成这个加载请求时，子加载器才会尝试自己去加载。

OSGI环境下，类加载器不再是双亲委派模型中的树状结构，而是进一步发展为更加复杂的网状结构。