《JVM核心技术》第03章：类的加载过程

大家好，我是冰河~~

首先，小伙伴们有没有想过这样一个问题呢：Java字节码文件是如何加载到JVM的呢？

一个类从被加载到虚拟机内存中开始，到卸载出内存，它的整个生命周期包括：加载（Loading）、验证（Verification）、准备（Preparation）、解析（Resolution）、初始化（Initialization）、使用（Using）和卸载（Unloading）7个阶段。

在Java虚拟机中类加载的全过程，包括加载、验证、准备、解析和初始化这5个阶段所执行的具体动作，这些都是有类加载器来实现的。

类加载

加载

加载是类加载过程的一个阶段。首先来一个简单的代码，打印###以及创建一个Hello对象。

public class ClassLoad {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("########################");
        Hello hello = new Hello();
    }
}

运行之前，设置-XX:+TraceClassLoading

运行结果如下（截取后面部分），可以看到com.jvm.load.ClassLoad先被加载，然后是com.jvm.cls.Hello。ClassLoad是这个main方法的主类，所以优先加载。Hello的加载，是在实例化的时候，也就是被用到的时候，如果读者自己去断点，那就更直观的看到了。

上面这个图，可以看到输出了类的全限定名，类加载器就是通过这个来获取它的二进制字节流，这个二进制字节流来源如下：

class文件
zip、jar、war包中读取
网络中读取，比如Applet
运行时计算生成，比如动态代理技术
由其他文件生成，比如JSP

验证

验证是为了确保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。当加载的class文件不符合虚拟机的要求，java虚拟机是无法执行这个字节码的，所以要先看看有没有符合，符合了才给虚拟机执行后续操作。

准备

准备是正式为类变量分配内存并设置类变量初始值的阶段。也就是说com.jvm.load.ClassLoad和com.jvm.cls.Hello在虚拟机中的内存分配是在这个阶段。这时候进行内存分配的仅包括类变量（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时随着对象一起分配在Java堆中。设置类变量初始值通常情况下就是数据类型的零值。

// 准备阶段value=0
public static int value = 123;
// 准备阶段value2=123
public static final int value2 = 123;

解析

解析是虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程。比如com.jvm.load.ClassLoad编译的时候，不知道com.jvm.cls.Hello的实际内存地址，此时用符号引用，当com.jvm.cls.Hello加载到内存后，此时就改为直接引用，指向Hello的内存位置。

初始化

在准备阶段value=0，在初始化阶段，value才赋值为123。类初始化的条件：

new一个对象，静态变量的赋值和取值，静态方法的调用。
通过反射机制调用。
如果子类初始化的时候，父类未初始化。
执行的主类（main方法）的时候。

下面看看类虽然被加载，却没有初始化的例子。

SuperClass：

public class SuperClass {
    static {
        System.out.println("SuperClass init");
    }
    public static int value = 123;
}

SubClass：

public class SubClass extends SuperClass {
    static {
        System.out.println("SubClass init");
    }
}

ClassLoad：

public class ClassLoad {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("########################");
        //Hello hello = new Hello();
 System.out.println(SubClass.value);
    }
}

运行结果如下：

可以看到SubClass被加载了，但是并没有输出SubClass init。

类加载器

类加载器有这几个：

启动类加载器：jvm启动的时候，会优先加载<JAVA_HOME>\lib这个目录的核心类库。
扩展类加载器：负责加载<JAVA_HOME>\lib\ext这个目录的类。
应用程序类加载器：负责加载我们写的代码。
自定义类加载器：根据我们的需要，加载特定的类。

下图展示了类加载器直接的层次关系，成为类加载器的双亲委派模型。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。

它的工作过程是这样的:

应用程序类加载器收到了Hello类的加载请求，先问扩展类加载器是否可以加载。
扩展类加载器也不会直接去加载，他也是向上级启动类加载器询问是否可以加载。
启动类加载器在自己负责的目录搜索了一下，发现自己找不到这个类，就说不行，你自己加载吧。
扩展类加载器在自己负责的目录搜索了一下，发现自己找不到这个类，就说不行，你自己加载吧。
应用程序类加载器在自己负责的目录搜索了一下，找到了这个类，把Hello类加载进来。

双亲委派模型一个显而易见的好处就是Java类随着它的类加载器一起具备了一种带有优先级的层次关系。

写在最后

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