第7章-虚拟机类加载机制

本章介绍了类加载过程的”加载“、”准备“、”验证“、”解析“和”初始化“5个阶段中虚拟机进行了哪些动作，还介绍了类加载器的工作原理及其对虚拟机的意义。

类加载的时机

类从被加载到虚拟机内存中开始，到卸载出内存为止。
生命周期：加载、验证、准备、解析、初始化、使用和卸载7个阶段（粗体5个顺序是确定的）。

主动引用：

• 遇到new、getstatic、putstaic或invokestatic这4条指令
• 使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用的时候，如果类没进行初始化，则需先触发其初始化。
• 当初始化一个类时，如果发现其父类还没有进行初始化，则需先解决父类的初始化。
• 当虚拟机启动时，用户需要指定一个要执行的类（包含main()方法的那个类），虚拟机会先初始化这个主类
• 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，并且这个方法句柄对应的类没有进行初始化，则需要先触发其初始化。

被动引用：

• 对于静态字段，只有直接定义这个字段的类才会被初始化
• 通过数组定义来引用类，不会触发类的初始化
• 常量在编译阶段会存入调用类的常量池中，本质上并没有直接引用到定义常量的类，因此不会触发定义常量的类的初始化。

类加载的过程

加载

类加载的第一个阶段。
过程：

1. 通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流
2. 将这个字节流所代表的静态结构转化为方法区的运行时数据结构
3. 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访问入口。

验证

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。
过程：

1. 文件格式验证（检查Class文件格式规范）
2. 元数据验证（检查语义合法性、逻辑性）
3. 字节码验证（最复杂的阶段）
4. 符号引用验证（确保解析动作能正常执行）

准备

是正式为类变量分配内存并设置类变量初始化值的阶段。
重点：

1. 这时进行内存分配的仅包括类变量（被static修饰的变量），不包括实例变量
2. 默认变量初始化值（常量从常量池取对应的常量值）

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。

1. 符号引用：符号引用以一组符号来描述所有引用的目标，符号可以是任何形式的字面量。
2. 直接引用：直接引用可以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。
3. 解析对象（7类符号引用）：

• 类或接口
• 字段
• 类方法
• 接口方法
• 方法类型
• 方法句柄
• 调用点限定符。

4. 类或接口的解析（3个步骤）

• 如果C不是一个数组类型，那虚拟机将会把代表N的全限定名传递给D的类加载器去加载这个类C。
• 如果C是一个数组类型，并且数组的元素类型为对象，也就是N的描述符会是类似“[Ljava/lang/Inter”的形式，按上面的规则加载数组元素类型
• 如果上面解析没问题，在解析完成前不要进行符号引用验证，确认D是否具备对C的访问权限。

5. 字段解析
   
   

6. 类方法解析
   

7. 接口方法解析
   

初始化

真正开始执行类中定义的Java程序代码，执行类构造器<cinit>()方法的过程。
过程：

类加载器

“通过一个类的全限定名来获取描述此类的二进制流”这个动作放到Java虚拟机外部去实现，实现这个动作的代码模块称为“类加载器”。

类与类加载器

用于实现类的加载动作。
例：两个类是否相等（前提是被同一个类加载器加载的）

双亲委派模型

类加载器粗分2类：

• 启动类加载器（BootstrapClassLoader）
• 所有其他类的加载器（java.class）

细分3类：

• 启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）
• 扩展类加载器（Extension ClassLoader）
• 启动程序类加载器（ApplicationClassLoader）
  

过程：

优点：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
代码实现：

破坏双亲委派模型

loadClass()失败->findClass()–JDK1.2后添加一个新的方法，为了兼容1.2之间的代码。

线程上下文类加载器

产生原因：基础类调回用户的代码（如：JNDI服务），Java中所有涉及SPI的加载动作基本上都采用这种方式

OSGI环境