JVM类加载机制

描述JVM如何加载Class字节码文件。

类加载过程

• 加载
• 连接
  • 验证
  • 准备
  • 解析
• 初始化

加载

• 获取类的二进制字节流加载到内存（比如从Zip包，网络，反射中读取）
• 将字节码的静态数据结构转换成运行时数据结构
• 在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区类数据的访问入口

验证

保证字节流的信息符合JVM规范。（JVM的自我保护机制）

正常运行Java程序可以通过.java编译成class文件，然后交由JVM执行。编译器虽然本身可以检测Java的安全问题。但是除了编译产生字节码文件之外，还可以通过其他途径产生，比如直接编写字节码文件或者通过第三方无编译检查的编译器生成。

JVM验证包括四个方面：

• 文件格式验证 版本号是否能被当前版本的虚拟机执行 检查字节流是否有被删除或者附加的信息 ....
• 元数据验证 检测当前类是否有父类，是否继承了final修饰的类，是否重写了final修饰的方法
• 字节码验证 主要对方法体进行验证，避免由于方法运行时造成虚拟机崩溃。
• 符合引用验证 发生在符合引用转换为直接引用的时候。 符号引用于直接引用的区别：符号引用可以理解为一个字符串，是静态的，也就是在程序未执行之前对类，方法等的表示。等程序执行的时候，会在内存中将符号引用转换为直接引用，真正的执行方法，完成类之间的调用。【举个栗子】我是特种兵系列一度热播，其中集训时候的编号就和直接引用很类似。参加集训之前每个人都有一个自己的名字，但是为了方便管理，集训的时候就会把名字和编号进行一个映射。使用编号更便于管理和统计。自己的名字就是一个符号引用，集训时候的编号就是一个直接引用。

准备

为类变量分配内存。

类变量：static修饰的静态变量

解析

将常量池中的符号引用替换成直接引用。发生时间不可预料，有可能和初始化阶段互相交换位置。

初始化

• 为类的静态变量赋予正确的初始值
• 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），虚拟机会先初始化这个主类。（main所在类）
• 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。

类加载器

启动（Bootstrap）类加载器

• 启动类加载器主要加载的是JVM自身需要的类，它负责将 /lib路径下的核心类库或-Xbootclasspath参数指定的路径下的jar包加载到内存中
• 这个类加载使用C++语言实现的。

扩展（Extension）类加载器

• 由Java语言实现的
• 负责加载/lib/ext目录下或者由系统变量-Djava.ext.dir指定位路径中的类库，开发者可以直接使用标准扩展类加载器。

系统（System）类加载器

• 它负责加载系统类路径java -classpath或-D java.class.path 指定路径下的类库，也就是我们经常用到的classpath路径，开发者可以直接使用系统类加载器，一般情况下该类加载是程序中默认的类加载器，通过ClassLoader#getSystemClassLoader()方法可以获取到该类加载器。

双亲委派模型

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双亲委派模型的流程：

• 当一个类加载器收到类加载的请求，首先会把请求委派给父类加载器去加载，因此最终的请求都会发给启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）。
• 当父类无法加载这个请求（在自己的搜索范围类无法找到所需的类），就会让子类自己去加载。

双亲委派模型的好处：

双亲委派模型的本质目的是为了避免类的重复加载，用代码类比的话，是为了实现代码复用。

【举个例子】每个类都有一个共同的父类Object，每个类在被加载时都会先去加载Object类，按照双亲委派模型的思路，所有的类都会优先被启动类加载器加载，那么也就是说只需要加载一次Object，当其他类需要Object时，直接返回已经加载过的Object.class。