类加载全过程

当我们使用Java命令启动一个类的main()方法时，首先需要通过类加载器将主类加载到JVM中。

package com.weiba.jvm;

public class Math {
    public static final int initData = 666;
    public static User user = new User();

    public int compute() {  //一个方法对应一块栈帧内存区域
        int a = 1;
        int b = 2;
        int c = (a + b) * 10;
        return c;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Math math = new Math();
        math.compute();
    }

}

通过Java命令执行代码的大体流程

loadClass 加载过程

加载

在硬盘上查找并通过IO读取字节码文件，使用到类时才会加载，例如调用类的main()方法，new对象等等。在加载阶段会在宿主机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。

验证

效验字节码文件的的正确性，如class文件内容依次应该为：CAFEBABE(魔数)，副版本号，主版本号，常量池计数器，常量池区域，类信息等等。

Class文件结构参照表

准备

给类的静态变量分配内存，并赋予默认值。

静态变量：基础类型如int为0，boolean为false，对象为null。

静态常量：用字面量进行显示赋值，字面量（保存在常量池中）可以认为是有确定值的基本数据类型，还有具有确定值的string。

解析

将符号引用（静态方法如main()）替换为直接引用（内存地址），该阶段会把一些静态方法替换为指向数据所存内存的指针或句柄。这就是所谓的静态链接（类加载期间完成）过程，动态链接是程序在运行期间将符号引用替换为直接引用。

初始化

对类的静态变量初始化为指定的值。
执行静态代码块。

方法区

类被加载至方法区后主要包含：运行时常量池、类型信息、字段信息、方法信息、类加载器的引用、对应Class实例的引用等信息。

类加载器的引用

这个类加载时使用的类加载器。

对应Class实例的引用

类加载器在加载类信息放到方法区后，会创建一个对应的Class类型的对象实例放到堆中，作为开发人员访问方法区中类定义的入口和切入点。

类加载器

注意：同一个JVM内，两个相同包名和类名的类对象可以共存，因为他们的类加载器可以不一样，所以看两个类对象是否是同一个，除了看类的包名和类名是否都相同之外，还需要他们的类加载器也是同一个才能认为他们是同一个。

引导类加载器（BootStrapClassLoader）

负责加载JRE下lib目录的核心类库。

扩展类加载器器（ExtClassLoader）

负责加载JRE下lib目录中ext扩展文件夹中的类库。

应用类加载器（APPClassLoader）

负责加载classPath路径下的类库，主要是加载我们直接写的和导入的依赖包。

自定义类加载器

自己定义的类加载器，自己管理，如Tomcat打破双亲委派的自定义类加载器，实现各个路径下的class隔离。

自定义类加载器只需要继承 java.lang.ClassLoader 类，该类有两个核心方法，一个是loadClass(String, boolean)，实现了双亲委派机制，还有一个方法是findClass，默认实现是空方法，所以我们自定义类加载器主要是重写findClass方法。

全盘负责委托机制

全盘负责委托机制是指当一个ClassLoader装载一个类时，除非显式的使用另一个ClassLoader，该类所有依赖的及引用的类都使用这个ClassLoader载入。

双亲委派机制

原理

一个类在加载时，会先找这个类加载器的父类，看是否为空，不为空继续它类加载器的父类，直到没有父类。在找到后会先判断有没有加载过这个，找到直接返回，没有找到返回子类加载器查找，直到返回到自己的类加载器，开始真正的加载。

为什么要设计双亲委派机制？

沙箱安全机制：自定义的java.lang.String.class类不会被加载，这样可以防止核心类库被篡改。
防止类的重复加载：当父类已经加载了该类，子类就没有必要再加载一次了，保证被加载类的唯一性。

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JVM类加载机制