Java类加载机制（JVM）

JVM类加载机制（JVM）

一、Java程序执行过程

Java程序执行流程：首先Java文件会进行编译，编译器为Javac编译器，将java文件编译成字节码文件（.class文件），然后进入Java虚拟机，Java虚拟机会对字节码文件进行处理，进而在操作系统上运行。（下图为较为详细的一个过程）

二、JVM整体结构（Java虚拟机整体结构）

JVM的生命周期：虚拟机的 启动、执行、停止
一个类的生命周期：加载、连接、初始化、使用、卸载。

三、JVM的类加载机制

类的加载主要在类的加载子系统中进行，主要过程为加载、连接和初始化，其中连接过程包括类的验证、准备和解析。

加载：

1、通过全类名获取定义此类的二进制字节流；
2、将字节流所代表的静态存储结构转换为方法区的运行时数据结构；
3、在内存中生成一个代表该类的 Class 对象，作为方法区这些数据的访问入口。

通过全类名获取定义此类的二进制字节流(加载.class文件的方式)：
（1）从本地系统中直接加载
（2）通过网络获取，典型场景: web Applet
（3）从zip压缩包中读取，成为日后jar、war格式的基础运行时计算生成，使用最多的是:动态代理技术
（4）由其他文件生成，典型场景:JSP应用
（5）从专有数据库中提取.class文件，比较少见
（6）从加密文件中获取，典型的防class文件被反编译的保护措施

连接

1、验证（Verify）

（1）目的在于确保class文件的字节流中包含信息符合当前虚拟机要求，保证被加载类的正确性，不会危害虚拟机自身安全。
（2）主要包括四种验证，文件格式验证，元数据验证，字节码验证，符号引用验证。

2、准备（prepare）

（1）为类变量分配内存并且设置该类变量的默认初始值，即零值。
（2）这里不包含用final修饰的static，因为final在编译的时候就会分配了，准备阶段会显式初始化;
（3）这里不会为实例变量分配初始化，类变量会分配在方法区中，而实例变量是会随着对象一起分配到Java堆中。

3、解析（resolve）

（1）将常量池内的符号引用转换为直接引用的过程。
（2）事实上，解析操作往往会伴随着JVM在执行完初始化之后再执行。
（3）符号引用就是一组符号来描述所引用的目标。符号引用的字面量形式明确定义在《java虚拟机规范》的class文件格式中。直接引用就是直接指向目标的指针、相对偏移量或一个间接定位到目标的句柄。
（4）解析动作主要针对类或接口、字段、类方法、接口方法、方法类型等。对应常量池中的CONSTANT class info、CONSTANT Fieldref info、CONSTANT Methodref info等。

初始化：

（1）初始化阶段就是执行类构造器方法()的过程。
此方法不需定义，是javac编译器自动收集类中的所有类变量的赋值动作和静态代码块中的语句合并而来。
构造器方法中指令按语句在源文件中出现的顺序执行。
（2）()不同于类的构造器。(关联:构造器是虚拟机视角下的()若该类具有父类，JVM会保证子类的()执行前，父类的()已经执行完毕。虚拟机必须保证一个类的 ()方法在多线程下被同步加锁。