类加载过程，双亲委派模型？

背景

java通过字节码和JVM机制，提供了强大的跨平台能力，理解Java的类加载机制能让我们更加了解java的运行过程

为什么要进行类加载？

1. 我们所写的java代码是我们人能看懂的，但是计算机并不认识它，所以我们就得把它进行转换，首先第一步就是得将我们所编写的 Java文件编译为class文件，然后通过我们的类加载过程将.class文件加载到内存且转换为计算机可以认识的语言。

类加载过程？

1. 类加在过程分为三个大阶段和五个小阶段。

在这里插入图片描述

加载阶段（Loading）

它是 Java 将字节码数据从不同的数据源读取到 JVM 中，并映射为 JVM 认可的数据结构（Class 对象），这里的数据源可能是各种各样的形态，如 jar 文件、class 文件，甚至是网络数据源等；如果输入数据不是 ClassFile 的结构，则会抛出 ClassFormatError。

（1）文件格式的验证：验证.class文件字节流是否符合class文件的格式的规范，并且能够被当前版本的虚拟机处理。这里面主要对魔数、主版本号、常量池等等的校验（魔数、主版本号都是.class文件里面包含的数据信息、在这里可以不用理解）。

（2）元数据验证：主要是对字节码描述的信息进行语义分析，以保证其描述的信息符合java语言规范的要求，比如说验证这个类是不是有父类，类中的字段方法是不是和父类冲突等等。

（3）字节码验证：这是整个验证过程最复杂的阶段，主要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。在元数据验证阶段对数据类型做出验证后，这个阶段主要对类的方法做出分析，保证类的方法在运行时不会做出威海虚拟机安全的事。

（4）符号引用验证：它是验证的最后一个阶段，发生在虚拟机将符号引用转化为直接引用的时候。主要是对类自身以外的信息进行校验。目的是确保解析动作能够完成。
对整个类加载机制而言，验证阶段是一个很重要但是非必需的阶段，如果我们的代码能够确保没有问题，那么我们就没有必要去验证，毕竟验证需要花费一定的的时间。当然我们可以使用-Xverfity:none来关闭大部分的验证。

链接（Linking），

这是核心的步骤，简单说是把原始的类定义信息平滑地转化入 JVM 运行的过程中。这里可进一步细分为三个步骤：

验证（Verification），

这是虚拟机安全的重要保障，JVM 需要核验字节信息是符合 Java 虚拟机规范的，否则就被认为是 VerifyError，这样就防止了恶意信息或者不合规的信息危害 JVM 的运行，验证阶段有可能触发更多 class 的加载。

准备（Preparation），

创建类或接口中的静态变量，并初始化静态变量的初始值。但这里的“初始化”和下面 的显式初始化阶段是有区别的，可以理解为半初始化状态， 侧重点在于分配所需要的内存空间，不会去执行更进一步的 JVM 指令，比如

public static int value = 1;

在这里准备阶段过后的value值为0，而不是1。赋值为1的动作在初始化阶段。 当然还有其他的默认值。 注意，在上面value是被static所修饰的准备阶段之后是0，但是如果同时被final和static修饰准备阶段之后就是1了。我们可以理解为static final在编译器就将结果放入调用它的类的常量池中了。

解析（Resolution），

在这一步会将常量池中的符号引用（symbolic reference）替换为直接引用。

（1）符号引用：以一组符号来描述所引用的目标，可以是任何形式的字面量，只要是能无歧义的定位到目标就好，就好比在班级中，老师可以用张三来代表你，也可以用你的学号来代表你，但无论任何方式这些都只是一个代号（符号），这个代号指向你（符号引用）

（2）直接引用：直接引用是可以指向目标的指针、相对偏移量或者是一个能直接或间接定位到目标的句柄。和虚拟机实现的内存有关，不同的虚拟机直接引用一般不同。

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。

初始化阶段（initialization），

这一步真正去执行类初始化的代码逻辑，包括静态字段赋值的动作，以及执行类定义中的静态初始化块内的逻辑，编译器在编译阶段就会把这部分逻辑整理好，父类型的初始化逻辑优先于当前类型的逻辑。

什么是双亲委派模型？

理解双亲委派模型

• 感觉这个字面意思好难理解， 个人理解：有一件事我不敢让父亲去干，但是我父亲默认也不干，于是让父亲的父亲去干，父亲的父亲也不干（也就是你爷爷），你爷爷也不干，让你爷爷的父亲去干于是你爷爷的父亲也没办法推辞的上面没人了。只好自己干了。但是有一种可能就是你爷爷的父亲干不了这件事，于是又往下推谁能干谁就干。

在这里插入图片描述

• 上面的过程中是如何来确定自己无法加载呢？ 1）如上图，其中每个类加载气都有自己对应加载的目标，比如说我们的Object，它是存放在rt.jar之中的，无论哪个类加载器要加载这一个类，最终都会委派到最顶端的启动类加载器，因此Object类在程序的各种类加载器环境中都是同一个类，就算是你在classpath去写一个Object对象，到最后也会加载得失rt.jar中的Object对象。这也就体现了双亲委派要解决的问题之一，就是防止重复加载导致冲突。导致程序一片混乱。

四种类加载器的介绍

• Bootstrap ClassLoader：启动类加载器，这个类加载器将负责存放在<JAVA_HOME>/lib目录中、被-Xbootclasspath参数所指定的路径中，并且是虚拟机会识别的jar类库加载到内存中。更直白点说，就是我们常用的java.lang开头的那些类，一定是被Bootstrap ClassLoader加载的。
• Extension ClassLoader：扩展类加载器，这个类加载器由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现，它负责加载<JAVA_HONME>/lib/ext目录中的、或者被java.ext.dirs系统变量指定的路径中的所有类库。
• Application ClassLoader：应用程序类加载器，这个类加载器由sun.misc.Launcher$AppClassLoader实现，它负责加载用户CLASSPATH环境变量指定的路径中的所有类库。如果应用程序中没有自定义过自己的类加载器，这个就是一个Java程序中默认的类加载器。
• 用户自定义的类加载器：用户在需要的情况下，可以实现自己的自定义类加载器，一般而言，在以下几种情况下需要自定义类加载器： （1）隔离加载类。某些框架为了实现中间件和应用程序的模块的隔离，就需要中间件和应用程序使用不同的类加载器； （2）修改类加载的方式。类加载的双亲委派模型并不是强制的，用户可以根据需要在某个时间点动态加载类； （3）扩展类加载源，例如从数据库、网络进行类加载； （4）防止源代码泄露。Java代码很容易被反编译和篡改，为了防止源码泄露，可以对类的字节码文件进行加密，并编写自定义的类加载器来加载自己的应用程序的类。