2.類的加載

啥是類的加載？

類的加載指的是將類的.class文件中的二進制數據讀入到內存中，將其放在運行時數據區的方法區內，然後在堆區創建一個 java.lang.Class對象，用來封裝類在方法區內的數據結構。類的加載的最終產品是位於堆區中的 Class對象， Class對象封裝了類在方法區內的數據結構，並且向Java程序員提供了訪問方法區內的數據結構的接口；

如下圖：

預加載：類加載器並不需要等到某個類被“首次主動使用”時再加載它，JVM規範允許類加載器在預料某個類將要被使用時就預先加載它，如果在預先加載的過程中遇到了.class文件缺失或存在錯誤，類加載器必須在程序首次主動使用該類時才報告錯誤（LinkageError錯誤）如果這個類一直沒有被程序主動使用，那麼類加載器就不會報告錯誤；

類的生命週期

其中類加載的過程包括了加載、驗證、準備、解析、初始化五個階段。在這五個階段中，加載、驗證、準備和初始化這四個階段發生的順序是確定的，而解析階段則不一定，它在某些情況下可以在初始化階段之後開始，這是爲了支持Java語言的運行時綁定（也成爲動態綁定或晚期綁定）。另外注意這裏的幾個階段是按順序開始，而不是按順序進行或完成，因爲這些階段通常都是互相交叉地混合進行的，通常在一個階段執行的過程中調用或激活另一個階段。

• 加載
  查找並加載類的二進制數據加載時類加載過程的第一個階段，在加載階段，虛擬機需要完成以下三件事情：

  • 通過一個類的全限定名來獲取其定義的二進制字節流。
  • 將這個字節流所代表的靜態存儲結構轉化爲方法區的運行時數據結構。
  • 在Java堆中生成一個代表這個類的 java.lang.Class對象，作爲對方法區中這些數據的訪問入口。

• 連接

  • 驗證：確保被加載的類的正確性；驗證是連接階段的第一步，這一階段的目的是爲了確保Class文件的字節流中包含的信息符合當前虛擬機的要求，並且不會危害虛擬機自身的安全。驗證階段大致會完成4個階段的檢驗動作：
    文件格式驗證
    元數據驗證
    字節碼驗證
    符號引用驗證
  • 準備: 爲類的 靜態變量分配內存，並將其初始化爲默認值;準備階段是正式爲類變量分配內存並設置類變量初始值的階段，這些內存都將在方法區中分配。對於該階段有以下幾點需要注意：
    1、這時候進行內存分配的僅包括類變量（static），而不包括實例變量，實例變量會在對象實例化時隨着對象一塊分配在Java堆中。
    2、這裏所設置的初始值通常情況下是數據類型默認的零值（如0、0L、null、false等），而不是被在Java代碼中被顯式地賦予的值。
  • 解析: 把類中的符號引用轉換爲直接引用;解析階段是虛擬機將常量池內的符號引用替換爲直接引用的過程，解析動作主要針對類或接口、字段、類方法、接口方法、方法類型、方法句柄和調用點限定符7類符號引用進行。符號引用就是一組符號來描述目標，可以是任何字面量。直接引用就是直接指向目標的指針、相對偏移量或一個間接定位到目標的句柄。

• 初始化
  初始化，爲類的靜態變量賦予正確的初始值，JVM負責對類進行初始化，主要對類變量進行初始化。在Java中對類變量進行初始值設定有兩種方式：
  ①聲明類變量是指定初始值
  ②使用靜態代碼塊爲類變量指定初始值

• 結束生命週期

類的加載機制

父親委託： 先讓父類加載器試圖加載該類，只有在父類加載器無法加載該類時才嘗試從自己的類路徑中加載該類 ；

緩存機制： 緩存機制將會保證所有加載過的Class都會被緩存，當程序中需要使用某個Class時，類加載器先從緩存區尋找該Class，只有緩存區不存在，系統纔會讀取該類對應的二進制數據，並將其轉換成Class對象，存入緩存區。這就是爲什麼修改了Class後，必須重啓JVM，程序的修改纔會生效；

• 類加載有三種方式：
  1、命令行啓動應用時候由JVM初始化加載
  2、通過Class.forName()方法動態加載
  3、通過ClassLoader.loadClass()方法動態加載

• Class.forName()和ClassLoader.loadClass()區別
  Class.forName()：將類的.class文件加載到jvm中之外，還會對類進行解釋，執行類中的static塊；
  ClassLoader.loadClass()：只幹一件事情，就是將.class文件加載到jvm中，不會執行static中的內容,只有在newInstance纔會去執行static塊。
  Class.forName(name,initialize,loader)帶參函數也可控制是否加載static塊。並且只有調用了newInstance()方法採用調用構造函數，創建類的對象 。

雙親委託模型：

雙親委派模型意義：

系統類防止內存中出現多份同樣的字節碼

保證Java程序安全穩定運行