一、思維導(dǎo)圖

01類(lèi)加載機(jī)制.png

二、大綱

2.1 類(lèi)的加載是什么？

將類(lèi)（.class）文件中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)讀入內(nèi)存，并放在運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的方法區(qū)內(nèi)，在堆區(qū)創(chuàng)建java.lang.Class對(duì)象（封裝類(lèi)在方法區(qū)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）。
類(lèi)加載最終產(chǎn)品是堆區(qū)的Class對(duì)象（封裝了類(lèi)在方法區(qū)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并向Java程序員提供了訪(fǎng)問(wèn)方法區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的接口）。

2.2 類(lèi)的生命周期（重要）

2.2.1 類(lèi)的生命周期圖

類(lèi)的生命周期.png

注意：順序執(zhí)行的意思是開(kāi)始，而不是完成后進(jìn)行下一步

2.2.2 過(guò)程

1. 加載

查找并加載類(lèi)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，在Java堆中創(chuàng)建java.lang.Class對(duì)象

JVM需要做的三件事
1. 通過(guò)類(lèi)的全限定名獲取其定義的二進(jìn)制字節(jié)流
2. 將此字節(jié)流所代表的靜態(tài)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為方法區(qū)的運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
3. 在Java堆中創(chuàng)建java.lang.Class對(duì)象，作為訪(fǎng)問(wèn)方法區(qū)數(shù)據(jù)的入口
獲取class文件的5種方式
1. 本地系統(tǒng)中直接加載
2. 網(wǎng)絡(luò)下載.class文件
3. 從zip,jar等歸檔文件中加載.class文件
4. 專(zhuān)有數(shù)據(jù)庫(kù)提取.class文件
5. Java源文件動(dòng)態(tài)編譯為.class文件

注意：此階段可控性最強(qiáng)，可用系統(tǒng)自帶類(lèi)加載器也可自定義類(lèi)加載器

2. 連接

2.1 驗(yàn)證

四個(gè)階段

文件格式
如0xCAFEBABE開(kāi)頭等
元數(shù)據(jù)
語(yǔ)義分析，如是否有父類(lèi)（不含Object）
字節(jié)碼
語(yǔ)義合法
符號(hào)引用驗(yàn)證
保證解析能正確執(zhí)行

注意：重要但不必須，如所引用類(lèi)經(jīng)反復(fù)驗(yàn)證，可采用-Xverifynone關(guān)閉

2.2 準(zhǔn)備

為類(lèi)的靜態(tài)變量分配內(nèi)存，并將其初始化默認(rèn)值

注意：

僅包括類(lèi)變量（static），不含實(shí)例變量（在實(shí)例化時(shí)隨對(duì)象一塊分配在堆中）
此初始值指數(shù)據(jù)類(lèi)型默認(rèn)的零值，非顯示賦予的值
若類(lèi)字段的字段屬性表中存在ConstantValue屬性，即同時(shí)被final和static修飾，在準(zhǔn)備階段變量會(huì)被初始化為ConstantValue屬性做指定的值

2.3 解析

把類(lèi)中的符號(hào)引用（一組符號(hào)來(lái)描述）轉(zhuǎn)化為直接引用（直接指向目標(biāo)的指針、相對(duì)偏移量或一個(gè)間接定位到目標(biāo)的句柄）

直接指針訪(fǎng)問(wèn)對(duì)象.png

句柄訪(fǎng)問(wèn)對(duì)象.png

符號(hào)引用
- 接口
- 字段
- 類(lèi)方法
- 接口方法
- 方法類(lèi)型
- 方法句柄
- 調(diào)用點(diǎn)限制符
加載順序不確定
某些情況下在初始化之后，為了支持Java語(yǔ)言的運(yùn)行時(shí)綁定（動(dòng)態(tài)綁定或晚期綁定）

3. 初始化

為類(lèi)的靜態(tài)變量賦予正確的初始值

設(shè)定的兩種方式

聲明類(lèi)變量是指定初始值
使用靜態(tài)代碼塊為類(lèi)變量指定初始值

JVM初始化步驟

若此類(lèi)未被加載和連接，則程序先加載并連接該類(lèi)
若此類(lèi)的直接父類(lèi)未初始化，則先初始化其直接父類(lèi)
若類(lèi)中有初始化語(yǔ)句，則系統(tǒng)依次執(zhí)行這些初始化語(yǔ)句

類(lèi)初始化時(shí)機(jī)

只有當(dāng)對(duì)類(lèi)的主動(dòng)使用的時(shí)候才會(huì)導(dǎo)致類(lèi)的初始化

六種主動(dòng)使用
1. 創(chuàng)建類(lèi)的實(shí)例，即new
2. 訪(fǎng)問(wèn)某個(gè)類(lèi)或接口的靜態(tài)變量，或?qū)υ撿o態(tài)變量賦值
3. 調(diào)用類(lèi)的靜態(tài)方法
4. 反射（如Class.forName("com.insigim.Test")）
5. 初始化某個(gè)類(lèi)的子類(lèi)，則父類(lèi)也被初始化
6. Java虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)被標(biāo)明為啟動(dòng)類(lèi)的類(lèi)（Java Test）,直接使用java.exe命令來(lái)運(yùn)行某個(gè)主類(lèi)

4. 使用

new出對(duì)象程序中使用

5. 卸載

執(zhí)行垃圾回收

2.2.3 幾種情況下會(huì)結(jié)束生命周期

執(zhí)行System.exit()方法
程序正常執(zhí)行結(jié)束
程序執(zhí)行過(guò)程中遇到了異常或錯(cuò)誤而異常終止
由于操作系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤而導(dǎo)致Java虛擬機(jī)進(jìn)程終止

2.3 類(lèi)加載器

1. 幾種加載器的層次關(guān)系

類(lèi)加載器層次關(guān)系.png

2. 兩種角度分類(lèi)

2.1 JVM角度

啟動(dòng)類(lèi)加載器

使用C++實(shí)現(xiàn)（僅限Hotspot）
虛擬機(jī)自身一部分

所有其他類(lèi)加載器

Java語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)
獨(dú)立虛擬機(jī)之外
繼承抽象類(lèi)java.lang.ClassLoader
需由啟動(dòng)類(lèi)加載器加載到內(nèi)存中才能加載其他的類(lèi)

2.2 開(kāi)發(fā)人員角度

啟動(dòng)類(lèi)加載器

Bootstrap ClassLoader，C++實(shí)現(xiàn)
負(fù)責(zé)加載存放在JDK\jre\lib下，或被-Xbootclasspath參數(shù)指定的路徑中，且能被JVM識(shí)別的類(lèi)庫(kù)（如rt.jar,所有java.開(kāi)頭的類(lèi)）
無(wú)法被Java程序直接引用

擴(kuò)展類(lèi)加載器

Extension ClassLoader，由sun.misc.launcher$ExtClassLoader實(shí)現(xiàn)
負(fù)責(zé)加載JDK\jre\lib\ext目錄中，或java.ext.dirs系統(tǒng)變量指定的路徑中的所有類(lèi)庫(kù)（如javax.開(kāi)頭的類(lèi)）
開(kāi)發(fā)者可直接使用擴(kuò)展類(lèi)加載器

應(yīng)用程序類(lèi)加載器

Application ClassLoader,由sun.misc.Launcher$AppClassLoader實(shí)現(xiàn)
負(fù)載加載用戶(hù)類(lèi)路徑（ClassPath）所指定的類(lèi)
開(kāi)發(fā)者可直接使用該類(lèi)加載器，若應(yīng)用程序未自定義自己的類(lèi)加載器，此即為默認(rèn)的類(lèi)加載器

3. JVM類(lèi)加載機(jī)制（重要）

全盤(pán)負(fù)責(zé)
當(dāng)一個(gè)類(lèi)加載器加載類(lèi)時(shí)，此類(lèi)所依賴(lài)和引用的其它Class都由此加載器負(fù)責(zé)，除非顯示使用另一個(gè)類(lèi)加載器
父類(lèi)委托
先讓父類(lèi)加載器試圖加載，只有父類(lèi)無(wú)法加載，才嘗試從自己的類(lèi)路徑加載該類(lèi)
緩存機(jī)制
保證所有加載過(guò)的Class都被緩存，程序需使用時(shí)優(yōu)先從緩存中加載，沒(méi)有先找二進(jìn)制數(shù)據(jù)在堆中創(chuàng)建Class對(duì)象，加入緩存，所以每次Class修改需重啟JVM，修改才生效

2.4 類(lèi)的加載

有三種方式

命令行啟動(dòng)應(yīng)用時(shí)候由JVM初始化加載
通過(guò)Class.forName()方法動(dòng)態(tài)加載
通過(guò)ClassLoader.loadClass（）方法動(dòng)態(tài)加載

Class.forName()與ClassLoader.loadClass()加載的區(qū)別？

Class.forName():將類(lèi)的.class文件加載到JVM中之外，還會(huì)對(duì)類(lèi)進(jìn)行解釋?zhuān)瑘?zhí)行類(lèi)中的static塊
ClassLoader.loadClass():只干一件事，就是將.class文件加載到JVM中，不執(zhí)行statiic中內(nèi)容（newInstance才會(huì)執(zhí)行）
Class.forName(name,initialize,loader)帶參函數(shù)也可控制是否加載static塊，并且只有調(diào)用newInstance()方法采用調(diào)用構(gòu)造函數(shù)，創(chuàng)建類(lèi)的對(duì)象

2.5 雙親委派模型（重要）

工作流程

若類(lèi)加載器收到類(lèi)加載的請(qǐng)求，首先把請(qǐng)求委托父加載器去完成，依次向上，因此所有的類(lèi)加載請(qǐng)求最終都應(yīng)該被傳遞到頂層的啟動(dòng)類(lèi)加載器中，只有當(dāng)父加載器在它的搜索范圍內(nèi)沒(méi)有找到所需的類(lèi)時(shí)（無(wú)法加載），子加載器才嘗試自己去加載該類(lèi)

雙親委派機(jī)制

當(dāng)AppClassLoader加載一個(gè)class時(shí)，先委派ExtClassLoader加載
當(dāng)ExtClassLoader加載一個(gè)class時(shí)，先委派BootStrapClassLoader去加載
若BootStrapClassLoader加載失?。↗DK\jre\lib無(wú)法找到該類(lèi)），使用ExtClassLoader加載
ExtClassLoader也加載失?。↗DK\jre\lib\ext無(wú)法找到該類(lèi)），則由AppClassLoader加載，若還失敗則報(bào)出異常ClassNotFoundException

源碼分析

public Class<?> loadClass(String name)throws ClassNotFoundException {
       return loadClass(name, false);
}

protected synchronized Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)throws ClassNotFoundException {
       // 首先判斷該類(lèi)型是否已經(jīng)被加載
       Class c = findLoadedClass(name);
       if (c == null) {
           //如果沒(méi)有被加載，就委托給父類(lèi)加載或者委派給啟動(dòng)類(lèi)加載器加載
           try {
               if (parent != null) {
                    //如果存在父類(lèi)加載器，就委派給父類(lèi)加載器加載
                   c = parent.loadClass(name, false);
               } else {
               //如果不存在父類(lèi)加載器，就檢查是否是由啟動(dòng)類(lèi)加載器加載的類(lèi)，
              //通過(guò)調(diào)用本地方法native Class findBootstrapClass(String name)
                   c = findBootstrapClass0(name);
               }
           } catch (ClassNotFoundException e) {
            // 如果父類(lèi)加載器和啟動(dòng)類(lèi)加載器都不能完成加載任務(wù)，才調(diào)用自身的加載功能
               c = findClass(name);
           }
       }
       if (resolve) {
           resolveClass(c);
       }
       return c;
   }

意義

系統(tǒng)類(lèi)防止內(nèi)存中出現(xiàn)多份同樣的字節(jié)碼
保證Java程序安全穩(wěn)定運(yùn)行

JDK1.9后的委派模型

JDK9后的類(lèi)加載器委派關(guān)系.png

2.6 自定義類(lèi)加載器

一般情況，由三種類(lèi)加載器互相配合進(jìn)行加載，如有必要，也可加入自定義類(lèi)加載器

如應(yīng)用是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳輸Java類(lèi)的字節(jié)碼，為保證安全性，這些字節(jié)碼經(jīng)過(guò)加密處理，系統(tǒng)類(lèi)加載器無(wú)法加載，則需要自定義加載器實(shí)現(xiàn)
一般繼承l(wèi)oadClasser類(lèi)，只需重寫(xiě)findClass方法即可
核心在于對(duì)字節(jié)碼文件的獲取，如果加密的字節(jié)碼則需要在該類(lèi)中對(duì)文件進(jìn)行解密
傳遞的文件名是全限定性名稱(chēng)
最好不要重寫(xiě)loadClass方法，容易破壞雙親委托模式
不要把類(lèi)放在AppClassLoader路徑下，容易導(dǎo)致AppClassLoader類(lèi)加載器加載

因JVM自帶ClassLoader只懂從本地文件加載標(biāo)準(zhǔn)java cass文件，若編寫(xiě)自己的ClassLoader，需做到以下三點(diǎn)

執(zhí)行非置信代碼之前，自動(dòng)驗(yàn)證數(shù)字簽名
動(dòng)態(tài)地創(chuàng)建符合用戶(hù)特定需要的定制化構(gòu)建類(lèi)
從特定的場(chǎng)所所取得java class，如從數(shù)據(jù)庫(kù)中和網(wǎng)絡(luò)中

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JVM知識(shí)體系-01類(lèi)加載機(jī)制

一、思維導(dǎo)圖

二、大綱

2.1 類(lèi)的加載是什么？

2.2 類(lèi)的生命周期（重要）

2.2.1 類(lèi)的生命周期圖

2.2.2 過(guò)程

1. 加載

2. 連接

2.1 驗(yàn)證

2.2 準(zhǔn)備

2.3 解析

3. 初始化

4. 使用

5. 卸載

2.2.3 幾種情況下會(huì)結(jié)束生命周期

2.3 類(lèi)加載器

1. 幾種加載器的層次關(guān)系

2. 兩種角度分類(lèi)

2.1 JVM角度

啟動(dòng)類(lèi)加載器

所有其他類(lèi)加載器

2.2 開(kāi)發(fā)人員角度

啟動(dòng)類(lèi)加載器

擴(kuò)展類(lèi)加載器

應(yīng)用程序類(lèi)加載器

3. JVM類(lèi)加載機(jī)制（重要）

2.4 類(lèi)的加載

有三種方式

Class.forName()與ClassLoader.loadClass()加載的區(qū)別？

2.5 雙親委派模型（重要）

工作流程

雙親委派機(jī)制

源碼分析

意義

JDK1.9后的委派模型

2.6 自定義類(lèi)加載器

一般情況，由三種類(lèi)加載器互相配合進(jìn)行加載，如有必要，也可加入自定義類(lèi)加載器

因JVM自帶ClassLoader只懂從本地文件加載標(biāo)準(zhǔn)java cass文件，若編寫(xiě)自己的ClassLoader，需做到以下三點(diǎn)

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二、大綱

2.1 類(lèi)的加載是什么？

Class.forName()與ClassLoader.loadClass()加載的區(qū)別？

一般情況，由三種類(lèi)加載器互相配合進(jìn)行加載，如有必要，也可加入自定義類(lèi)加載器

因JVM自帶ClassLoader只懂從本地文件加載標(biāo)準(zhǔn)java cass文件，若編寫(xiě)自己的ClassLoader，需做到以下三點(diǎn)