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Java Basics - Java Class Loading
Java Class Loading
Java类加载机制
Compilation and Loading Process
- 编译：通过javac将java源文件编译为class字节码文件。
- 加载：jvm将class file读到内存中，对其进行校验、转换解析、初始化，最终在堆heap分配内存，形成可以被jvm直接使用的类型。
Class Lifecycle
五步：
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加载 Loading
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加载 class 文件
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验证 Verification
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检查 class 文件格式
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准备 Preparation
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分配内存空间
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解析 Resolution
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将（常量池中的）符号引用变为直接引用
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初始化 Initialization
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对 static 变量/常量赋予初始化值
Loading
简单来说，就是把Java文件“读”进JVM中。
- 读取：类加载器通过类的全路径限定名读取类的二进制字节流，
- 转化：将二进制字节流代表的类结构转化到运行时数据区的方法区中，
- 生成实例：在jvm堆中生成代表这个类的java.lang.Class实例(不是这个类的实例)。
Class Loaders
- 启动类加载器
Bootstrap classloader：用c++实现为jvm的一部分(仅指sun的hotspot)，负责JAVA_HOME/lib下面的类库中的类的加载 - 扩展类加载器
Extension classloader：由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader类实现，负责JAVA_HOME/lib/ext和java.ext.dir中类库的加载 - 应用类加载器
App classloader：由sun.misc.Louncher$AppClassLoader实现，负责加载用户类路径中类库中的类（如果没有自定义的加载器，这个就是默认的加载器） - 用户自定义加载器
Parent First Model
双亲委托模型：优先由父加载器尝试加载，不行的话再一级一级往下
- 加载一个类时，类加载器首先检查自己是否已经加载了该类，如果已加载，则返回；否则请父加载器代理；
- 父加载器重复1的操作一直到最顶层的
Bootstrap Class Loader； - 如果
Bootstrap Class Loader也没有加载该类，将尝试进行加载，加载成功则返回；如果失败，抛出ClassNotFoundException； - 子类加载器捕捉异常后尝试加载，如果成功则返回，如果失败则抛出
ClassNotFoundException，一路向下，直到发起加载的子类加载器。
为什么采用Parent First代理模式？为了保证Java核心库都是由Java自己的加载器Bootstrap classloader加载完成的。
因为判断两个类是否相同，有两个因素：1是类文件的内容，2是由什么加载器加载。
Parent Last Model
- 子加载器首先尝试加载，如果加载失败才会请父加载器
- 比如 IBM Web Sphere Portal Server 实现的一些类加载器
Verification
加载完了Class文件，需要验证，主要有两个方面：一是内容规范检验，二是安全性检验（是否会危害虚拟机自身的安全）。
验证字节码文件是否合格：
- 文件格式：参看class文件格式详解；
- 元数据验证：是否符合java语言规范；
- 字节码验证：数据流和控制流的分析，这一步最复杂；
- 符号引用验证：符号引用转化为直接引用时（解析阶段），检测对类自身以外的信息进行存在性、可访问性验证。
Preparation
正式为类变量（被static修饰的变量）分配内存并设置类变量初始值的阶段，这些变量所使用的内存都将在方法区中进行分配。
public static int value=123;经过准备阶段，value = 0，经过初始化阶段后，value = 123。
public final static int value=123;经过准备阶段，value = 123
Resolution
解析阶段是JVM将常量池（Constant Pool）内的符号引用替换为直接引用的过程。
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。
Initialization
对Class Variables进行初始化赋值。