Java類加載過程

類從被加載到JVM中開始，到卸載爲止，整個生命週期包括：加載、驗證、準備、解析、初始化、使用和卸載七個階段。

其中類加載過程包括加載、驗證、準備、解析和初始化五個階段。

類加載器的任務就是根據一個類的全限定名來讀取此類的二進制字節流到JVM中，然後轉換爲一個與目標類對應的java.lang.Class對象實例。
BootstrapClassLoader、ExtClassLoader和AppClassLoader
defineClass方法將字節碼的byte數組轉換爲一個類的class對象實例，如果希望在類被記載到JVM時就被鏈接，那麼可以調用resolveClass方法。

 

自定義類加載器需要繼承抽象類ClassLoader，實現findClass方法，該方法會在loadClass調用的時候被調用，findClass默認會拋出異常。

findClass方法表示根據類名查找類對象
loadClass方法表示根據類名進行雙親委託模型進行類加載並返回類對象
defineClass方法表示跟根據類的字節碼轉換爲類對象

 

雙親委託模型，約定類加載器的加載機制

當一個類加載器接收到一個類加載的任務時，不會立即展開加載，而是將加載任務委託給它的父類加載器去執行，每一層的類都採用相同的方式，直至委託給最頂層的啓動類加載器爲止。如果父類加載器無法加載委託給它的類，便將類的加載任務退回給下一級類加載器去執行加載。

雙親委託模型的工作過程是：如果一個類加載器收到了類加載的請求，它首先不會自己去嘗試加載這個類，而是把這個請求委託給父類加載器去完成，每一個層次的類加載器都是如此，因此所有的加載請求最終都應該傳送到頂層的啓動類加載器中，只有當父類加載器反饋自己無法完成這個加載請求（它的搜索範圍中沒有找到所需要加載的類）時，子加載器纔會嘗試自己去加載。
使用雙親委託機制的好處是：能夠有效確保一個類的全局唯一性，當程序中出現多個限定名相同的類時，類加載器在執行加載時，始終只會加載其中的某一個類。

使用雙親委託模型來組織類加載器之間的關係，有一個顯而易見的好處就是Java類隨着它的類加載器一起具備了一種帶有優先級的層次關係。例如類java.lang.Object，它存放在rt.jar之中，無論哪一個類加載器要加載這個類，最終都是委託給處於模型最頂端的啓動類加載器進行加載，因此Object類在程序的各種加載器環境中都是同一個類。相反，如果沒有使用雙親委託模型，由各個類加載器自行去加載的話，如果用戶自己編寫了一個稱爲java.lang.Object的類，並放在程序的ClassPath中，那系統中將會出現多個不同的Object類，Java類型體系中最基礎的行爲也就無法保證，應用程序也將會變得一片混亂。如果自己去編寫一個與rt.jar類庫中已有類重名的Java類，將會發現可以正常編譯，但永遠無法被加載運行。


雙親委託模型對於保證Java程序的穩定運作很重要，但它的實現卻非常簡單，實現雙親委託的代碼都集中在java.lang.ClassLoader的loadClass()方法中，邏輯清晰易懂：先檢查是否已經被加載過，若沒有加載則調用父類加載器的loadClass()方法，若父加載器爲空則默認使用啓動類加載器作爲父加載器。如果父類加載器加載失敗，拋出ClassNotFoundException異常後，再調用自己的findClass方法進行加載。

 

 

1、加載
簡單的說，類加載階段就是由類加載器負責根據一個類的全限定名來讀取此類的二進制字節流到JVM內部，並存儲在運行時內存區的方法區，然後將其轉換爲一個與目標類型對應的java.lang.Class對象實例（Java虛擬機規範並沒有明確要求一定要存儲在堆區中，只是hotspot選擇將Class對戲那個存儲在方法區中），這個Class對象在日後就會作爲方法區中該類的各種數據的訪問入口。
2、鏈接
鏈接階段要做的是將加載到JVM中的二進制字節流的類數據信息合併到JVM的運行時狀態中，經由驗證、準備和解析三個階段。
1）、驗證
驗證類數據信息是否符合JVM規範，是否是一個有效的字節碼文件，驗證內容涵蓋了類數據信息的格式驗證、語義分析、操作驗證等。
格式驗證：驗證是否符合class文件規範
語義驗證：檢查一個被標記爲final的類型是否包含子類；檢查一個類中的final方法視頻被子類進行重寫；確保父類和子類之間沒有不兼容的一些方法聲明（比如方法簽名相同，但方法的返回值不同）
操作驗證：在操作數棧中的數據必須進行正確的操作，對常量池中的各種符號引用執行驗證（通常在解析階段執行，檢查是否通過富豪引用中描述的全限定名定位到指定類型上，以及類成員信息的訪問修飾符是否允許訪問等）

 

 

2）、準備
爲類中的所有靜態變量分配內存空間，併爲其設置一個初始值（由於還沒有產生對象，實例變量不在此操作範圍內）
被final修飾的靜態變量，會直接賦予原值；類字段的字段屬性表中存在ConstantValue屬性，則在準備階段，其值就是ConstantValue的值
3）、解析
將常量池中的符號引用轉爲直接引用（得到類或者字段、方法在內存中的指針或者偏移量，以便直接調用該方法），這個可以在初始化之後再執行。
可以認爲是一些靜態綁定的會被解析，動態綁定則只會在運行是進行解析；靜態綁定包括一些final方法(不可以重寫),static方法(只會屬於當前類)，構造器(不會被重寫)
3、初始化
將一個類中所有被static關鍵字標識的代碼統一執行一遍，如果執行的是靜態變量，那麼就會使用用戶指定的值覆蓋之前在準備階段設置的初始值；如果執行的是static代碼塊，那麼在初始化階段，JVM就會執行static代碼塊中定義的所有操作。
所有類變量初始化語句和靜態代碼塊都會在編譯時被前端編譯器放在收集器裏頭，存放到一個特殊的方法中，這個方法就是<clinit>方法，即類/接口初始化方法。該方法的作用就是初始化一箇中的變量，使用用戶指定的值覆蓋之前在準備階段裏設定的初始值。任何invoke之類的字節碼都無法調用<clinit>方法，因爲該方法只能在類加載的過程中由JVM調用。
如果父類還沒有被初始化，那麼優先對父類初始化，但在<clinit>方法內部不會顯示調用父類的<clinit>方法，由JVM負責保證一個類的<clinit>方法執行之前，它的父類<clinit>方法已經被執行。
JVM必須確保一個類在初始化的過程中，如果是多線程需要同時初始化它，僅僅只能允許其中一個線程對其執行初始化操作，其餘線程必須等待，只有在活動線程執行完對類的初始化操作之後，纔會通知正在等待的其他線程。

 

 

參考資料：

https://segmentfault.com/a/1190000004597758

http://blog.csdn.net/ns_code/article/details/17881581

http://zyjustin9.iteye.com/blog/2092131

http://blog.csdn.net/u013256816/article/details/50829596

http://blog.csdn.net/zhoudaxia/article/details/35824249